Anhang 3 Konzept für die Adaption der Ergebnisse

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1 Anhang 3 Konzept für die Adaption der Ergebnisse Dieses Konzept wurde im Rahmen des Projektes Effiziente SBL erstellt. Das Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 durchgeführt.

2 1. EINLEITUNG Die kommunale Straßenbeleuchtung ist ein oft genanntes Problem, wenn man mit Bürgermeistern diskutiert. Ist die Straßenbeleuchtungsanlage einmal errichtet ist diese zu betreiben und in Stand zu halten, wobei 85% der Kosten für den laufenden Betrieb anfallen. Ein nicht zu stopfendes Budgetloch im Gemeindebudget vs. Sicherheit für die Bevölkerung, verursacht Kopfzerbrechen bei Bürgermeistern. Im Durchschnitt verbraucht die kommunale Beleuchtung 45 % (in manchen kleineren Gemeinden sogar bis zu 80%) des öffentlichen Stromverbrauchs in einer Gemeinde Tendenz steigend! Immer mehr Verbraucher, d.h. steigender Stromverbrauch, und ein steigender Strompreis machen den Energieverbrauch und deren Kosten in einer Gemeinde immer unübersichtlicher. Vor allem im Bereich der öffentlichen Beleuchtung, wobei es in einigen Gemeinden nicht einmal eigene Verbrauchszähler dafür gibt, hat man kaum einen Überblick über den Energieverbrauch. Gemeindeverantwortliche haben anhand von Jahresstromabrechnungen im Nachhinein kaum noch die Möglichkeit einen etwaigen Mehrverbrauch nachzuvollziehen. Die Durchführung von Energiebuchhaltung für die Straßenbeleuchtung ist für Gemeinden allerdings mit einem teilweise erheblichen Aufwand verbunden. Die einzelnen Stromverteiler sind meist über das gesamte Gemeindegebiet verstreut und das Ablesen der Zähler beansprucht für die Gemeinden monatlich bis zu 8 Stunden Personaleinsatz. Durch die detaillierte Verbrauchserfassung Installation eines automatischen Energiemanagementsystems und deren Auswertungen können Sofortmaßnahmen für einen energieeffizienten Betrieb der Anlage abgeleitet, umgesetzt und sofort überprüft werden. Der Betreiber der Straßenbeleuchtungsanlage kann auf etwaige Auffälligkeiten/Abweichungen vom Normalverbrauch sofort reagieren. Personalressourcen werden durch eine automatische Datenerfassung (Zählerablesung) eingespart und das Fehlerpotential (Ablesefehler, Eingabefehler,..) minimiert. Weiters wird durch die Auswertungen und Analysen das Bewusstsein für den energieeffizienten Betrieb von elektrischen Anlagen in den Gemeinden gestärkt. Seite 2 von 11

3 2. PROJEKTERGEBNISSE UND ERKENNTNISSE Zu Beginn wurden drei Gemeinden die an energieeffizienter Straßenbeleuchtung interessiert sind ausgewählt. Die Bestandserhebungen der Beleuchtungsanlage wurden durchgeführt und jeweils eine technische Dokumentation erstellt. Die Erhebung in den 3 Gemeinden ergab, dass 52 Verteiler die rund Lichtpunkte mit ca. 310 kw versorgen. Basierend darauf wurde eine Marktrecherche Energiemanagementsysteme für öffentliche Beleuchtung durchgeführt. 31 projektrelevante Unternehmen wurden erhoben und für jede Gemeinde das optimale System zur Einführung eines automatischen Energiemanagementsystems für öffentliche Beleuchtung analysiert und installiert. Um die Ergebnisse und Erkenntnisse auch in anderen Gemeinden umsetzen zu können wurde dafür ein Konzept erarbeitet. Parallel zur Verbrauchserfassung (~1,2 GWh/Jahr werden in den Pilotgemeinden für die Straßenbeleuchtung aufgewendet) wurden in den Gemeinden digitale Leuchtdichtemessungen durchgeführt um die Beleuchtungsanlage qualitativ beurteilen zu können. Ein Großteil der betrachteten Anlagen entspricht nicht den aktuell gültigen Qualitätsanforderungen (nach EN 13201). Weiters wurden Leuchtdichteprofile in der Zeit der Dämmerung erstellt und daraus abgeleitet, dass durch optimiertes Ein- und Ausschalten der Anlage bis zu 6% Energieeinsparungen möglich sind. Basierend auf den Ergebnissen der Bestandserhebung, des Energieverbrauchs der Anlagen und den digitalen Leuchtdichtemessungen wurden Optimierungsmaßnahmen für die Pilotgemeinden abgeleitet und den Gemeinden präsentiert. Der durchgeführte Straßenbeleuchtungskongress, mit täglich über 100 Teilnehmern, beschäftigte sich neben den Ergebnissen und Erkenntnissen aus diesem Projekt vor allem mit dem Thema energieeffiziente Straßenbeleuchtung. Somit wurde gewährleistet, dass eine breite Informationsvermittlung von Fachwissen an Interessierte gewährleistet wurde. Im Rahmen von Projektpartnertreffen und Workshops wurden die einzelnen Arbeitsschritte koordiniert und einzelne Inhalte erarbeitet. Seite 3 von 11

4 3. UMSETZUNGSKONZEPT In der Gemeinde werden als erster Schritt eine Bestandserhebung der bestehenden Straßenbeleuchtungsanlagen durchgeführt und intelligente Energiemanagementsysteme installiert. Für jede Anlage wird das dazugehörige technische System der öffentliche Beleuchtung erfasst und die notwendigen Daten (Lichtpunktanzahl, Leuchtmittel,..) erhoben. Begleitend dazu werden digitale Leuchtdichtemessungen durchgeführt um anhand dieser Ergebnisse und dem automatisch erfassten Verbrauch der Anlage auf die Energieeffizienz schließen zu können. Optimierungspotentiale werden erarbeitet und in Optimierungskonzepte zusammengefasst. Erarbeitete Benchmarks werden in weiterer Folge als Kontroll- und Vergleichswerkzeug verwendet BESTANDSERHEBUNG Um genaue Aussagen über die Qualität der Straßenbeleuchtung machen zu können, ist die genaue Kenntnis aller Komponenten die Voraussetzung für jegliche Aktivität. Dabei sind die folgenden Komponenten und ihre Zusammenhänge ganzheitlich und vernetzt zu betrachten: Leuchten Leuchtmittel Tragwerke mit Fundamenten Verkabelung Verteiler Energiemanagement Wartungsmanagement Umfeld der Straßenbeleuchtungsanlage In einem weiteren Schritt werden die beleuchteten Straßen nach Nutzung, Konfliktzonen und Straßenlänge zoniert. Seite 4 von 11

5 Die Erhebung der Lichtpunkte und Maste wird nach folgenden Kriterien durchgeführt: Eindeutige Nummerierung Standort Lichtpunkthöhe Leuchtmittel und deren Leistung Zustand des Mastes und der Leuchte.. Alle erhobenen Lichtpunkte werden in einer Datenbank (siehe Abbildung 3.1) und in einem Plan (mit der gleichen Bezeichnung) dokumentiert. Abbildung 3.1: Beispiel Lichtpunktdatenbank Bei der Detailaufnahme der Elektro-Verteiler wird vor allem auf die Einhaltung der Elektrotechnischen Vorgaben geachtet. Ebenfalls wird dokumentiert, welcher Lichtpunkt von welchem Verteiler angespeist wird. Eventuelle Auffälligkeiten werden beschrieben und den Verantwortlichen Verbesserungsvorschläge unterbreitet. Seitens der Gemeinde sollten die Energieverbräuche (-kosten) und Wartungskosten der letzten Jahren für die Ermittlung der Gesamtwirtschaftlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Seite 5 von 11

6 3.2. INSTALLATION ENERGIEMANAGEMENTSYSTEM Zur Einführung eines automatischen Energiemanagementsystems können generell 2 Systeme unterschieden werden: System Direkt : Bei diesem System muss das zu erfassende Zählersignal für den Datenlogger in einer bestimmten Signalform (S0-Impuls, M-Bus,..) vorliegen. Hierfür muss der Zähler einen Ausgang für das jeweilige Signal besitzen. Sollte ein Zähler installiert sein der keinen solchen Ausgang hat (z.b.: analoge Zähler,..) muss nach dem bestehenden Zähler ein Subzähler mit passendem Ausgang installiert werden. Zähler Subzähler Datenlogger Server 1 Bei der Umsetzung mit M-Bus wird der tatsächliche Zählerstand an den Datenlogger übermittelt. Bei der Umsetzung mit Impulssignal wird der Verbrauch an den Datenlogger gesendet, der diesen dann zum aktuellen Zählerstand addiert. Der Datenlogger dient somit als Datenzwischenspeicher welcher zu bestimmten Zeiten die Daten dann an den Server übermittelt. System Optisch : Bei diesem System wird die optische Einheit direkt am bestehenden Zähler montiert und erfasst so den Zählerstand, der an einen Datenlogger weitergeleitet (z.b. mittels Kabel, Funk,..) weitergeleitet wird. Voraussetzung für dieses System ist, dass der Zählerstand am Zähler permanent sichtbar ist bzw. der bestehende Zähler einen optischen Impulsausgang besitzt. Zähler optische Einheit Datenlogger Server 1 Analog zum System Direkt wird der optisch erfasste Zählerstand direkt an den Datenlogger übermittelt. Bei einem vorhandenen optischen Ausgangssignal wird ebenfalls der Zählerstand an den Datenlogger gesendet. Die so aufbereiteten Daten werden wieder zu vorgegebenen Zeiten an den Server gesendet. Auf Grund der örtlichen Gegebenheiten der Verteiler Standorte quer über das Gemeindegebiet verteilt muss bei jedem einzelnen ein zuvor beschriebenes System installiert werden. Die Kosten der Hardware der einzelnen Anbieter liegen pro Verteiler zwischen rund 1 Alle Bilder sind Symbolbilder; Quelle: Internet Seite 6 von 11

7 400 und Weitere Kosten fallen für die Software, Parametrierung, Freischaltung, GSM-Gebühren,.. an. Die Energiemanagementsoftware wird parametriert und ein Verantwortlicher der Gemeinde in den Umgang mit der Auswertesoftware eingeführt (siehe Beispiel in Abbildung 3.2 ). Abbildung 3.2: Beispiel: Tagesvergleich der Anlagen 3.3. LEUCHTDICHTEMESSUNG Um einen Überblick über die aktuelle Beleuchtungsqualität der Straßenbeleuchtungsanlagen zu bekommen, werden digitale Leuchtdichtemessungen an markanten Stellen durchgeführt. Mit den Ergebnissen der Leuchtdichtemessungen und den Energieverbrauchsdaten wird die Anlageneffizienz der einzelnen Anlagen ermittelt und in die Optimierungskonzepte eingebunden. In der folgenden Abbildung 3.3 ist eine digitale Leuchtdichtemessung beispielsweise dargestellt. Abbildung 3.3: Beispiel Leuchtdichtemessung Seite 7 von 11

8 Alle Messungen und dazugehörigen Auswertungen werden in die technische Dokumentation eingebunden und im Rahmen einer Ergebnispräsentation in der Gemeinde präsentiert OPTIMIERUNG DER ÖFFENTLICHEN BELEUCH- TUNG Für die Erarbeitung des Optimierungskonzeptes ist es erforderlich, in Zusammenarbeit mit der Gemeinde, wesentliche Beurteilungskriterien zu definieren und Prioritäten festzulegen diese wären z.b.: Aktueller Zustand der Komponenten (Maste, Leuchten, Verteiler,..) Schutzwege und Kreuzungen (Konfliktzonen) Elektrotechnische Schutzmaßnahmen Veraltete Technologien Synergieeffekte, wie z.b. Straßenerneuerung Ortsbildgestaltung Anhand der Ergebnisse aus der Bestandserhebung, Energiemanagementsystem und Leuchtdichtemessungen werden unter Berücksichtigung der Prioritäten der Gemeinde Optimierungspotentiale analysiert und Variantenvergleiche verschiedener Systeme durchgeführt. Auf Basis der Bestandserhebung wird der Sanierungsbedarf erhoben und ein Sanierungsplan erstellt. Daraus ergibt sich dann eine Prioritätenliste und Grobkostenschätzungen für Umsetzungsvarianten werden erstellt. Die Erkenntnisse und Ergebnisse aus den zuvor beschriebenen Leistungen werden zu einem ganzheitlichen Umsetzungskonzept zusammengeführt und bilden somit die Basis für die Gestaltung der Straßenbeleuchtung in den folgenden Jahren. Neben den wesentlichen technischen Aspekten (Lichtfarbe, Leuchtmittel, Leuchte,..) wird unter anderem auch das Design der Leuchte definiert und die lokalen Anforderungen als Basis herangezogen und dokumentiert FINANZIERUNGSMODELL Für die Finanzierung von Beleuchtungsprojekten gibt es für die Gemeinden prinzipiell mehrere Möglichkeiten. Kredit Einige wenige Gemeinden wählen den klassischen Kredit. Dieser hat aber den Nachteil, dass die Gesamtschuld auf der Gemeindeseite steht. Seite 8 von 11

9 Kapitaltilgungsmodell Die bevorzugte Finanzierungsvariante ist jedoch ein Kapitaltilgungsmodell. Die Kapitaltilgung ist über die Laufzeit konstant, jedoch variiert der Zinsanteil. Diese Form der Finanzierung ist maastrichtschonend und somit für jedes Gemeindebudget geeignet ist. Viele Gemeinden werden von den jeweiligen Landesrechnungshöfen oder anderen Landesstellen in Bezug auf die Finanzkraft geprüft. Das Kapitaltilgungsmodell ist ähnlich einem Leasingmodell. Die jeweiligen Monatsraten stehen in den Gemeindefinanzen, jedoch die Gesamtschuld (Gesamtforderung) steht in den Büchern des Finanzierungsgebers. Üblicherweise liegen diesen Finanzierungsmodellen der 3-Monats-/ oder 6-Monats-Euribor mit einem gewissen Aufschlag (der Teil den der Finanzierungsgeber aufrechnet), den sogenannten Basispunkten, zugrunde. Derzeit beträgt der 3-Monats-Euribor 0,521% bzw. der 6- Monats-Euribo 0,805% (Stand ). Bei diesen Modellen kann die Laufzeit flexibel gestaltet werden. In Abbildung 3.4 ist als Auszug aus einem Tilgungsplan dargestellt. Abbildung 3.4: Beispiel Tilgungsplan Seite 9 von 11

10 Contractingmodell In diesem Fall wird die Finanzierung frei von jeglichen Investitionskosten und mit einer hohen Energieeinsparung von diversen Einrichtungen angeboten. Die geplanten Maßnahmen werden von einem Contractor (z.b. eine Bank) mit dem man einen Vertrag abschließt, durchgeführt und finanziert. Der Contractor holt sich seine Investitionen aus den eingesparten Energiekosten wieder zurück siehe Abbildung 3.5. Abbildung 3.5: Einsparcontracting, Quelle: Grazer Enegieagentur Seite 10 von 11

11 4. ZUSAMMENFASSUNG Durch die Sanierung von bestehenden Beleuchtungsanlagen kann eine markante Energieeffizienzsteigerung und dadurch eine Einsparung an Energie und Emissionen in der kommunalen Beleuchtung erreicht werden. Eine wesentliche Energie(Strom)einsparung bei gleichzeitig gleich bleibender bzw. verbesserter Beleuchtungsqualität wird dadurch erreicht. Es ist ein großes Marktangebot an Leuchtherstellern und Systemherstellern von Energiemonitoringsystemen vorhanden, die den Gemeinden die Auswahl des optimalen Systems erschweren. Systeme für die Energieverbrauchserfassung können nicht nur für Monitoring sondern auch für Überwachung und Alarmierung eingesetzt werden. Die Installation eines intelligenten Energiemanagementsystems für die Straßenbeleuchtung garantiert einerseits eine kontinuierliche Verbrauchserfassung (täglich) und stärkt durch die Auswertungen und Analysen das Bewusstsein für den energieeffizienten Betrieb von elektrischen Anlagen in den Gemeinden. Ebenfalls kann auf Abweichungen des Energieverbrauchs rasch reagiert werden. Die Ergebnisse der Leuchtdichtemessungen in der Dämmerung inkl. der erfassten Energieverbrauchsaufzeichnungen zeigen, dass es bei jeder Anlage zu einem verfrühten Einschalten bzw. verspäteten Ausschalten kommt. Diese Zeitspanne liegt zwischen 15 und 20 Minuten. Generell kann festgehalten werden, dass in jeder Pilotgemeinde ein Optimierungspotential vorhanden ist. Seite 11 von 11