Wie energieeffizient Beleuchtung zukünftig sein wird Dr.-Ing. Jan de Boer Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart
80-90 % der Informationsaufnahme über das Auge Frankfurter Allgemeine Zeitung, 24.2.2012 8% des Stromverbrauchs Gewerbebau: z.t. > 30 % des Primärenergiebedarfs
Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge
LEDs Marktentwicklung Frankfurter Allgemeine Zeitung, 24.2.2012
LEDs Retrofit Lampen E14, E27, Sockel Stabförmig, G5, G13,.. Angegebenen Einsatzzweck beachten: Schwer zugängliche Stellen Kühle Umgebungen
LEDs LED-Leuchten nimbus nimbus Philips Trilux
LEDs Energetische Effizienz LED Leuchten Potential: LED Leuchten: bis 120 lm/w State of the art LED-BAP Leuchte: bis 98 lm/w Leuchten auf Basis von LL-Lampen: bis 85 lm/w 8/2012: 98 lm/w
LEDs Installierte Leistung: Konventionell vs. LED Raumtyp E m Installierte Leistung Konventionell LED-Lösung T5 LL EVG Einsparung Gruppenbüro 500 lx 11,4 W/m² 7,5 W/m² 43 % Klassenraum 300 lx 6,3 W/m² 4,0 W/m² 37 % Werkhalle 500 lx 11,5 W/m² 9,6 W/m² 17 % Parkgarage 75 lx 1,6 W/m² 1,0 W/m² 37 % Datenquelle: ZVEI, Jörg Minnerup, 10/2012
LEDs Module, Standardisierung (Zhaga-Initiative) R.Heinz, Philips
LEDs Wirtschaftlichkeit? Noch stark anwendungsabhängig! CFL-Downlight LED-Downlight 3,1 W/m² 2,7 W/m²
OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Copyright Osram
OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Erste Produkte am Markt η L : 12 lm/w 23 lm/w R a : 75-87 φ: bis 40 lm Lebensdauer: 5000 h Forschung η L : bis 87 lm/w Deutlich höhere Lebensdauern Quelle Osram
Fassaden als natürliche Leuchten Lampen Betriebsgeräte Beleuchtungsart Leuchten Präsenz detektion Kunstlicht Abmessungen Q Licht = P installiert * t effektiv Kontrolle Tageslichtabh. Kontrolle Raum Reflexionsgrade Tageslicht P installiert Klima, Lage Aussenraum Fassade t effektiv
Tageslicht Potentiale Nutungszeit und Tageslichtangebot - Aussen: Tageslicht zu 93 % der verfügbar - Innen: Tageslichtversorgung bis zu 80 % - Verfügbare Belichtung Außen: ca. 100 Mlxh/a - Erforderliche Belichtung Innen: 1,173 Mlxh/a (Büro)
Tageslicht Lösungen und Technologien Architektonische Lösungen Fassaden Komponenten Lichtmanagement Indulight Uni Stuttgart IKB2 LESO- EPFL EControl-Glas GmbH & Co. KG LESO- EPFL NRC
Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge
Potentiale Anteil Beleuchtung am Stromverbrauch Lager 60 80 % Einzelhandel Textil bis 80 % Büro- und Verwaltungsgebäude 30 50 % Schulen 30 50 % Hotel 30 40 % Krankenhäuser 20 30 % Einzelhandel Lebensmittel bis 25 % Fabriken bis 15 % Wohnhäuser bis 10 % Quelle: ZVEI
Potentiale Bestandsertüchtigung Nur geringe Anzahl Neubauten Geo-reisecommunity ~3% Sanierungsrate (Schätzung Fassaden und Beleuchtungsindustrie) 75 % der Beleuchtungsanlagen veraltet (älter als 25 Jahre) Wikipedia,. Apfel3748 Marquardt
Beispiel Großraumbüro Geringe Tageslichtnutzung Zentral Ein / Aus, durchschnittlicher Weg zu Schalter: 38 m T8 (26 mm) Lampen Leuchten: η LB = 45% Konventionelle Vorschaltgeräte
Beispiel Großraumbüro Gemessen Q L =60 KWh/m²a (156 kwh/m²a Primärenergie) Sanierung: Sonnenschutz lichtlenkend, Aktuelle LL-Technologie & Lichtmanagement Amortisatio n: 7a +165 T Nach Sanierung Q L = 8 KWh/m²a (20,8 kwh/m²a Primärenergie) Amortisationszeit: 7 a Capital Value [ ] -175 T Time [a]
Beispiel Klinikzentrum im Rahmen eines Energy Contracting Amortisationszeiten unterschiedlicher Maßnahmenpakete Schwimmbad: 1,8 a (Austausch Halogenstrahler gegen CFL-Strahler, neue Allgemeinbeleuchtung, Präsenzmeldung) Therapiebereich: 5,5 a (Neue Leuchten EVG, T5, Anhebung η LB, Präsenzmeldung)? Patientenzimmer: 1,0 a (Austausch Glühlampen gegen CFL)
Fachgerechte Planung 80 % der Beleuchtungsanlagen werden lt. ZVEI gar nicht oder nicht nach dem aktuellen Stand der Technik geplant Umbau 2010 Leuchten: 2 x TCD 26 W,EVG η LB = 49 % Kein Lichtmanagement EN 12464: E m = 500 lx E gemessen = 1000 lx P inst = 23,2 W/m²
Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge
Legislative Instrumente Glühlampenverbot Labeln von Lampen Labeln von Leuchten Produktebene EnEV DIN V 18599 Weitere Ansätze Anforderungen an: Systemebene -Inbetriebnahme, -Ausserbetriebnahme, -Inspektion.
Erhöhung Transparenz Potentiale in-situ aufzeigen Potentiale aufzeigen, verifizieren und erst dann Sanieren Mobile Meßtechnik (Datenlogger) Aufzeichnung für begrenzten Zeitraum Tageslichtverfügbarkeit Raumbelegung Steinel Extrapolation und Errechnung der Wirtschaftlichkeit der Installation von Lichtmanagement
Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung Q l, End = el Ql, Nutz
Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung Einzelbüro Neuanlage mit Lichtmanagement Altanlage ohne Lichtmanagement Faktor alt vs. neu: 5,4 e l =2,76 e l =14,89
Werkzeuge DIALUX, Relux ENBW-Lichtexperte Sanierungsratgeber Entscheidungshilfe Energie und Wirtschaftlichkeit Für Gebäudebegehung App für Smartphones Tablets Frei verfügbar ab Anfang 2013
Sanierungsratgeber Projektverwaltung & Daten Analyse
Wie effizient Beleuchtung zukünftig sein wird hängt ab von Technologie: LEDs vor breiter Marktdurchdringung OLEDs brauchen noch Zeit Fassadentechnik / Lichtmanagement Praktischer Umsetzung: Ernten von Low Hanging Fruits Forcierte Bestandsertüchtigung Fachgerechter Planung Instrumenten & Tools: Legislative Maßnahmen auf Produkt- und Systemebene Auch einfache Tools zur Entscheidungsunterstützung
LEDs LED Langfeldleuchtstofflampenersatz Angegebenen Einsatzzweck beachten: Schwer zugängliche Stellen Kühle Umgebungen z.b. η Sys = 1650 lm/22w = 75 lm/w z.b. η L = 3350 lm/ 36W= 93 lm/w η Sys = η L / f vg = 93 lm/w/ 1,1= 85 lm/w bei doppeltem Lichtstrom gegenüber LED Lampe
LEDs Sich ändernde Bewertung & Kennzahlen Konventionelle Beleuchtungssyteme Faktor Vorschaltgeräte f VG Lampenlichtausbeute η L [lm/w] Leuchtenbetriebswirkungsgrad η LB P[W] Φ [lm] LED-Leuchten Leuchtenlichtausbeute η Leuchte [lm/w] P[W] Φ [lm]
OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Erste Produkte am Markt η L : 12 lm/w 23 lm/w R a : 75-87 φ: bis 40 lm Lebensdauer: 5000 h Forschung η L : bis 87 lm/w Deutlich höhere Lebensdauern Quelle Osram Quelle Trilux
Tageslicht Potentiale Jährliche Kosten ( /Mlmh) verschiedener Kunstlicht und Tageslichttechniken (Fontoynont 2009)
Tageslicht Tageslichtabhängige Regelung
Beispiel Einkaufsmarkt: Tageslichttechnische Ertüchtigung Q L,P = 65 KWh/m²a Q L,P = 32 KWh/m²a Einsparung durch Tageslicht und Lichtmanagement > 50 % Amortisationszeiten in Werkhallen ab 1,5 a.
Erhöhung Transparenz Nutzenergie für Beleuchtung Verkürzte Definition: Energetisches Äquivalent der zur Erfüllung der Sehaufgaben erforderlichen Belichtung bei idealem Lichtmanagement
Aufwandszahl für Beleuchtung: Beispiele