Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED Straßenbeleuchtung im Wandel der Zeit

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1 Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED Straßenbeleuchtung im Wandel der Zeit Dipl.-Ing. Günther Huhn Philips GmbH, Unternehmensbereich Lighting 6. Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung / 13. Juni 2013

2 Einflussfaktoren auf Kommune/Stadt/EVU Überalterte Straßenbeleuchtung Straßenbeleuchtung verbraucht 15% der für Licht aufgewendeten Energie Energieeffizienz Regierungen stellen Bestimmungen auf ErP-Richtlinie HPL-Ende in 2015 LED als neue Schlüsseltechnologie Die Effizienz der LED steigt rasant: >> 30% in 5 Jahren erwartet Zukunftssicherheit Städte wollen eine eigenständige Identität 5,5 Billionen Dollar = weltweite Investitionen in Außenbeleuchtung 2009 Großes LED-Portfolio 2

3 Lampen in der öffentlichen Außenbeleuchtung 3 Mio. pro Jahr (9,2 Mio. Lichtpunkte) Lampentechnologie typische Bauform Anteil zur Zeit hauptsächlich im Einsatz Tendenz Natriumdampf- Hochdruckentladungslampen 38% Straßen-, Parkplatz- und Tunnelbeleuchtung, z.t. Anstrahlung Hauptstraßen und Tunnel, z.zt. wachsend, spätestens ab 2015 schrumpfend Quecksilberdampf- Hochdruckentladungslampen 35% 30% Straßenbeleuchtung, Parkplätze klarer Verlierer! verliert 2015 das CE-Zeichen Leuchtenstofflampen in länglicher Form 9% Kompaktleuchtstofflampen 9% Straßenbeleuchtung, Parkplätze Straßenbeleuchtung, Parkplätze, Fußgängerzonen für die Straßenbeleuchtung wenig geeignete Technologie: schlechte Anlagenwirkungsgrade, nicht mehr zeitgemäße Lichtqualität, wird durch LED-Lösungen ersetzt Metallhalogendampf- Hochdruckentladungslampen (z.b. CosmoPolis) 6% Anstrahlung, Sportstätten, Fußgängerzonen zusätzlich vermehrt für Straßenbeleuchtung LED 2% 5% Wohnstraßen, Anstrahlung, Markierungen & Effekte extrem zunehmend für Straßenbeleuchtung Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 3

4 Halogenlampe Quecksilberdampflampe Kompaktleuchtstofflampe (Energiespar~) High-Power LED warmweiß Leuchtstofflampe Natriumdampf Hochdrucklampe Metallhalogendampflampe CosmoPolis/CDM Elite MW High-Power LED tageslichtweiß Natriumdampf Niederdrucklampe High-Power LED Laborwerte kommerziell verfügbar in x Jahren Systemeffektivitäten - Systemlichtausbeute lm/w Glühlampe Gas Lampenlichtausbeute - VG/Treiberverluste Systemlichtausbeute MVG bzw. EVG/Treiber Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 5

5 Energy-related Products! 6

6 Beispiel Energieeinsparung > 85% Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 9

7 Stichwort: Lebensdauer Lichtquelle Lebensdauer (h) LED Natriumdampflampen (HD) Halogen-Metalldampflampen Kompaktleuchtstofflampen Berücksichtigen Sie bitte immer: Lichtstromrückgang der Lichtquelle (10 bis 80% je nach Typ und Betriebsdauer) Ausfallraten (5 bis 50%; Nutzlebensdauer / mittlere Lebensdauer) Wartungszyklen (4 Jahre und mehr) Lebensdauer des Treibers (3 bis zu 15 Jahre) Lebensdauer der Leuchte (5 bis 40 Jahre) Beispiel: 125W- Lampen mit unterschiedl. Betriebsalter Neuwert ca. 5 lux 1 lux 15 lux Die Lebensdauer der LED allein ist kein ausreichendes Kriterium für die Auswahl Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 11

8 Effizienz in Lumen/Watt Zukunftssicherheit mit LEDs heute Kaltweiße LED K Neutralweiße LED K Warmweiße LED K Quelle: DOE-Bericht Phase Einführungsphase LED 2. Phase Etablierungsphase LEDs schnelle kontinuierliche Verbesserungen 3. Phase Reifephase LED weitere Verbesserungen Einführung Energieeffizienz Stetige Updates! Lebensdauer Preisoptimierung 12

9 Aktualisierbarkeit Service Einfluss LED Ausfälle Streulicht = sanfte Übergänge Blendung Effektivität Beispiel: LED Lichtkonzepte MultiSpot + Indirekt Multilayer RemotePhospor Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 13

10 Nachhaltigkeit = geringe Lichtverschmutzung Lichtlenkung: Vergleich konventionell & LED 14

11 Umwelt: Die Nacht bewahren Was bedeutet das? Ökologie Komfort für die Privatsphäre Direkte Aufhellung des Nachthimmels Himmelsleuchten störender Lichteinfall Sicherhei t im Verkehrs -raum Wohngebäude Blendung Blendung Nach oben reflektiertes Licht Privates Grundstück Relevante Fläche Umgebende Fläche 15 15

12 Individuen / Nacht Nachhaltigkeit = reduzierter Insektenanflug Feldstudie zum Vergleich moderner Leuchtmittel ,1 309, ,3 162, ,7 45,8 Quelle: Ergebnisse einer Feldstudie in Tirol Dez HQI-TS HCI-TT HCIEIP NAV-T70W LED 6000K LED 3000K Lampentyp Tiroler Landesumwelt-Anwaltschaft & Tiroler Landesmuseen Betriebsgesellschaft m.b.h. 16

13 Innovation Leuchtmittel Fortimo LED Blaue LEDs im Inneren der Mischkammer erzeugen eine homogene Strahlung, die durch Leuchtstoffe (Remote Phosphor) beim Austritt aus dem Modul zu weißem Licht umgewandelt werden weniger Binning Probleme Von außen sieht man keine einzelnen LEDs kein subjektives Störempfinden (Blendung) Im Gegensatz zu den meisten anderen Systemen ist ein Ausfall einzelner LEDs nicht wahrnehmbar. Es verringert sich lediglich das Lichtniveau. 17

14 LEDGINE Modul - die LED-Lampe LEDs auf metallischen Leiterplatten in verschiedenen Baugrößen Verwendung verfügbarer Standard-LEDs (wie Lumiled Rebel und Cree XP-E) Verschiedene Linsen (Optiken) für unterschiedliche Anwendungen, basierend auf der Mehrfachüberlagerungsoptik 18

15 Lumen in % LED Strom in % Energie-Management: Constant Light Output (CLOu) = konstanter Lichtstrom Energie 100 Ersparnis Bis zu15% 100 Lichtüberfluß benötigtes Licht Brennstunden x1000 Anfangsleistung: 25W Endleistung: 30W 19

16 Optisches System MultiSpot vs. Mehrfachüberlagerungoptik Licht - Qualität MultiSpot Mehrfachüberlagerungsoptik Lebensdauer 20

17 Lichtqualität verschiedene 4 Lichtverteilungen 3 Lichtfarben (warmweiß, neutralweiß, kaltweiß) geringe Blendung (das Licht jeder LED auf Fläche verteilt) Exzellente Gleichmäßigkeit Surround Ratio: Sanfter Abfall des Beleuchtungsniveaus Exzellente Gesichtserkennung LEDGINE Leuchten mit Flachglasscheibe minimale Lichtverschmutzung 21

18 Energieeffizienz: Vergleich LED HPL Durch Einsatz von CO 2 neutraler Energie Koffer HPL-N kwh/ a 22

19 Energieeffizienz: Vergleich LED HPL SpeedStar LEDGINE kwh/ a Spart 66% 23

20 Kieselbronn saniert mit LED Leuchten Anlieger und Sammelstraßen mit LED Einbeck 24

21 Innovation LED in der Außenbeleuchtung HPL - Beleuchtungstechnik veraltet LED - Beleuchtungstechnik aktuell Quecksilberdampf-Lampe HPL 50W (60W) / lm HPL 80W (90W) / lm HPL 125W (137W) / lm 2xHPL 125W (274W) / lm LED 20W / lm 29W / lm 41W / lm 57W / lm 25

22 Philips CitySpirit LED 30W Natriumdampflampe 70W Philips CitySpirit LED Zepernik (Deutschland) Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 26

23 Philips Residium LED 27W Philips Residium PL-L 36W Gleiche Atmosphäre und Leistung wie herkömmliche Leuchten, aber 35% niedrigerer Stromverbrauch Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 27

24 Ist das weißes Licht? SON-T 70W gegenüber angeblich vergleichbarer 30W LED-Lösung Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 28

25 Isernhagen 29

26 Isernhagen 30

27 Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 31

28 Kreisverkehr Oberalteich, CitySoul LED (80 LEDs, 100W) Lichttechnisches Ergebnis: E m = 11,2 lx // E min /E m = 0, Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 32

29 10 zentrale Punkte zur Beurteilung von LED-Lösungen 1. Stromverbrauch des Systems 2. Nutzlebensdauer des Systems 3. Rückgang des Lichtstroms während der vorgegebenen Lebensdauer des Systems (konstante Lichtabstrahlung) 4. Lichtfarbe und Farbwiedergabeindex, einheitliche Farbwiedergabe nebeneinander stehender Leuchten 5. Blendung 6. Empfohlene Masthöhe und dazugehöriger Mastabstand bei Klasse S ME und einer Straßenbreite von 7. Zusätzliche Funktionen wie Dimmen und Regelsysteme 8. Gebrauchsfähigkeit und Modernisierbarkeit (Upgrading) 9. Lebenszykluskosten, Zuverlässigkeit der Partner 10. CO 2 -Ausstoß über die gesamte Lebensdauer Möglichkeiten der Energie- und Kosteneinsparung mit LED 33

30 Fußgängerbereiche kleinere Straßen Straßen Fußgängerzonen, Fahrradwege Wohngebiete Straßen Gemischte Nutzung Ländliche Straßen Hauptstraßen Städt. Straßen Bundesstraßen Städt. Autobahnen 5 lx 5 lx 0,5 cd/m 2 1,0 cd/m 2 1,0 cd/m 2 1,5 cd/m 2 45/50 W 70/80W 100W 150W 250 W CitySpirit / Stela / Micenas Mini Plattform Mini Iridium, Mini Koffer 2, Mini MileWide Stela / Arc Stela / Arc / Koffer 2 70 / 100 Luma / Koffer² 100 / CitySoul / MileWide Luma / SpeedStar 34

31 Weltweit steigen Kommunen um auf LED Energieeffizienz LED sind heute schon effizienter als Leuchtstofflampen oder Natriumdampflampen Zukunftssicherheit durch Modularität LED-Straßenleuchten sollten modular aufgebaut sein Viele Anwendungen unterschiedliche Leuchten Wunsch nach breitem LED-Produktportfolio aus einer Hand Neue Geschäftsmodelle entstehen Finanzierungsmodelle, Energy Scans, Telemanagementsysteme 35

32 Energiewende 3. Stadtwerketag Bayern am Zitate aus der Bayerischen Gemeindezeitung (Ausgabe vom ) Energiewende kann man nicht beschließen, Energiewende muss man gestalten. (aus der Rede des Bay. Staatsministers für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie Martin Zeil) Es ist augenscheinlich, dass der Ausstieg aus der Kernkraft inzwischen Common Sense ist, aber nun Heimat und Identität durch wilden Aktionismus und Renditegier der Anleger bedroht sind. Der Schutz der Heimat liegt in den Händen von überforderten Kommunalpolitikern, die sich selbst überlassen zwischen allen Stühlen sehen. (aus der Rede des Dirigenten und Umweltschützers Enoch Freiherr zu Guttenberg) 38