8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25. Juni 2015 Aktuelle technische Entwicklungen in der Straßenbeleuchtung Johann König, Leiter Straßenbeleuchtung, Bayernwerk AG Garching, 25.06.2015
Agenda Weiterentwicklung der LED Neue LED-Leuchten und Änderungen Pilotprojekte mit innovativen Lichtsteuersystemen Überspannungsschutz für LED 2
Weiterentwicklung der LED 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
Effizienz von Leuchtmitteln 4
LED-Beleuchtung im Trend erste LED im Jahr 1962 0,1 lm/w (Lumen pro Watt) High Power LED heute 120 140 lm/w (300 lm/w Labortests) LED hat NAV-Leuchtmittel überholt LED mittlerweile das effizienteste Leuchtmittel 5
LED- Beleuchtung im Trend Beste Wirtschaftlichkeit - lange Lebensdauer - hohe Effizienz Überzeugende Technologie - stufenlos dimmbar - gerichtetes Licht - umweltfreundlich (ohne gesundheitsgefährdende Stoffe) - keine UV- und Infrarotstrahlung; dadurch geringer Insektenanflug - stoß- und vibrationsfest Wussten Sie schon? Experten schätzen, dass schon heute durch den Einsatz von Leuchtdioden weltweit bis zu 30 Prozent der Energie gespart werden könnte, die bisher für Beleuchtung eingesetzt wird. 6
Neue LED-Leuchten und Änderungen 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
technische LED- Leuchte Hess Sera Anwendungsbereich technische Design-Leuchte zur Ausleuchtung von Straßen und Plätzen mit mittlerem Lichtbedarf, vorzugsweise im Neubau verwendbar Hersteller Hess Typ Sera Systemleistung 39/51 W Lichtstrom 3550 lm Lichtfarbe 4700 K (neutralweiß) Gehäusefarbe DB 703 Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Standard-Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatz 76 mm, Ansatz 60 mm Schutzart IP 66 Anschlussleitung 8 m, anschlussfertig montiert empfohlenen Masthöhe 5-7 m Beleuchtungsklasse S4, S3, ME5 max. Mastabstand 40 m (S4), 32 m (S3) empfohlener Mastabstand 36-38 m (S4), 28 30 m (S3); Straßenbreite 6 m, Gehweg 1,5 m, Mast 6 m, Neigung 0 Gewährleistung 5 Jahre Preis auf Anfrage 8
technische LED- Leuchte Philips Micro/Mini Luma Anwendungsbereich hochwertige LED Leuchte zur Ausleuchtung von Anlieger-, Sammel- und Hauptstraßen, mit spezieller Optik auch für Radwege, Fußgängerüberwege und Parkplätze geeignet, präferiert für Neubau und Sanierungen Hersteller Philips Typ Micro / Mini Luma Systemleistung 14 80 W Lichtstrom 1500 9000 lm (mit verschiedenen Optiken) Lichtfarbe 4000 K (neutralweiß) Gehäusefarbe Gris 900 Sable (ähnlich DB 703) Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Standard-Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatz 76 mm, Ansatz 42/60 mm Schutzart IP 66 Anschlussleitung 6/9 m, anschlussfertig montiert empfohlenen Masthöhe 5-7 m Beleuchtungsklasse S5, S4, S3, ME5 max. Mastabstand 38 45 je nach Anforderung empfohlener Mastabstand ca. 36-43 m Gewährleistung 10 Jahre Preis auf Anfrage 9
dekorative LED- Leuchte Bergmeister Grafing Anwendungsbereich hochwertige dekorative Leuchte für repräsentative Plätze und Fußgängerbereiche, auch für Anliegerstraßen geeignet, vorzugsweise für Neuanlagen Hersteller Bergmeister Typ Grafing Systemleistung 21 W oder 28 W Lichtstrom 1400/1900 lm Lichtfarbe 4000 K (optional 3000 K) Lichtverteilung asymmetrisch Gehäusefarbe DB 703 Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Standard- Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatz 76 Schutzart IP 65 Anschlussleitung 5 m, anschlussfertig montiert empfohlenen Masthöhe 4-5 m Beleuchtungsklasse S5 max. Mastabstand 25-30 m ;Straßenbreite 5 m, Gehweg 1,5 m, Mast 5 m empfohlener Mastabstand 25-28 m Gewährleistung 5 Jahre Preis auf Anfrage 10
dekorative LED- Leuchte Trilux Publisca Anwendungsbereich besonders geeignet für niedrige Lichtpunkte in Fußgängerbereichen und Parkanlagen, für Neubau und Sanierungsmaßnahmen geeignet Hersteller Trilux Typ Publisca Systemleistung 18/27 W Lichtstrom 1500/2000 lm Lichtfarbe 4000 K (optional 3000 K) Lichtverteilung asymmetrisch / symmetrisch Gehäusefarbe DB 703 Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Standard- Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatz 76 Schutzart IP 66 Anschlussleitung 5 m empfohlenen Masthöhe 4 5 m Beleuchtungsklasse S5/S4 max. Mastabstand 32 m; Straßenbreite 5 m, Gehweg 1,5 m, Lph 4,4 m, Neigung 10 empfohlener Mastabstand 30 m Gewährleistung 5 Jahre Preis auf Anfrage 11
dekorative LED- Leuchte Selux Astro 1 Anwendungsbereich hochwertige dekorative Leuchte geeignet für alle Bereiche mit niedrigem und mittlerem Lichtbedarf, präferiert einsetzbar für Neuanlagen Hersteller Selux Typ Astro 1 Systemleistung 26/41 W asym.; 29/44 W sym. Lichtverteilung asymmetrisch Straße (optional sym. Platz und asym. Parkplatz) Lichtstrom 2400/3600 lm Lichtfarbe 4500 K (neutralweiß), optional 3000 K (warmweiß) Gehäusefarbe DB 702 (alle RAL und DB Farben ohne Aufpreis) Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Standard- Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatz 76 mm Schutzart IP 66 Anschlussleitung 5 m anschlussfertig montiert Masthöhe 4; 4,5; 5 m (Standard- und Systemmast möglich) Beleuchtungsklasse S5, S4, S3 max. Mastabstand 41 m (S5); Straßenbreite 5,5 m, Gehweg 1,5 m, Masthöhe 4,5 m empfohlener Mastabstand 33-40 m Gewährleistung 10 Jahre Preis auf Anfrage 12
dekorative LED- Leuchte Hella CityLine Anwendungsbereich vielseitig einsetzbare Leuchte, sowohl in Altstadtbereichen wie auch in Neubaugebieten, für Neubau und Sanierungen geeignet Hersteller Hella Typ Street Line Systemleistung 25 W Lichtverteilung asymmetrisch/symmetrisch Lichtstrom 2040 lm Lichtfarbe 4000 K (optional 3000 K) Gehäusefarbe DB 703 Leistungsreduzierung über Steuerphase Dimmprofil Ansteuerung über FRE (1.00 5.00 Uhr, 50%) Mastanbindung Aufsatzmontage Zopf 76 mm (60 mm mit Red. Stück) Schutzart IP 55 Anschlussleitung 5 m Masthöhe 3,5-4 m Beleuchtungsklasse S5 max. Mastabstand 34 m; Straßenbreite 5 m, Gehweg 1,5 m, Masthöhe 4 m empfohlener Mastabstand 30-32 m Gewährleistung 7 Jahre Preis auf Anfrage 13
dekorative LED- Altstadtleuchte Schreder Valentino Anwendungsbereich Altstadtleuchte mit moderner Lichttechnik, besonders geeignet für Bereiche mit historischen Gebäuden und Plätzen Hersteller Schreder Typ Valentino Systemleistung 19/28 W Lichtverteilung asymmetrisch und symmetrisch möglich Lichtstrom 2400/3600 lm Lichtfarbe 4000 K (optional 3000 K) Gehäusefarbe AKZO900, ähnlich DB 703 Leistungsreduzierung werkseitige Programmierung Dimmprofil 1.00 5.00 Uhr, 50% Mastanbindung Aufsatzmontage Zopf 76 mm oder ¾ Zoll Schutzart IP 66 Anschlussleitung 5 m Masthöhe 3,5-4 m (Standard und Nostalgiemaste möglich) Beleuchtungsklasse S5/S4 max. Mastabstand 35 m; Straßenbreite 5 m, Gehweg 1,5 m, Masthöhe 3,5 m empfohlener Mastabstand 30-33 m Gewährleistung 10 Jahre Preis auf Anfrage 14
LED- Pollerleuchte Siteco CL 90 / CL 120 Anwendungsbereich vielseitig einsetzbare Wegeleuchte, geeignet zur Beleuchtung von Fußwegen, Treppen und Wohnbereichen Hersteller Siteco Typ CL Poller 90 /120 Systemleistung 20 W Lichtstrom 500 lm (asym.) / 1000 lm (sym.) Lichtfarbe 4000 K (optional 3000 K) Lichtverteilung asymmetrisch / symmetrisch Gehäusefarbe DB 702s Schutzart IP65 Schlagfestigkeit IK10 Leistungsreduzierung keine Anbindung Erdstück 150 x 500 mm Anschlussleitung vorhanden asymmetrisch symmetrisch Höhe Poller 900 / 1200 mm Gewährleistung 5 Jahre Preis auf Anfrage 15
neues LED- Modul für Siteco Pilz, Laterne, City-Light Modul Typ 540 ab sofort verfügbar Vorteile gegenüber Vorgängermodel deutlich geringere Leistung (16 W statt 30 W bei asym. LVK) bessere Lichtverteilung durch 3-Zonen Facettenreflektor geringere Blendung (optional mit Entblendungselement) drei verschiedene Optiken; asym. Straße, Platzoptik und Radwegoptik 10 Jahr Gewährleistung (vorher 5 Jahre) bei gleichem Preis Bei Bestandsleuchten mit konventioneller Bestückung (HME, HSE) kann der Geräteträger unabhängig vom Baujahr gegen einen LED-Einsatz gewechselt werden 16
Pilotprojekte LED mit innovativen Lichtsteuersystemen - Philips City Touch in Abensberg - Schreder OWLET in Kirchham 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
Pilotprojekte Straßenbeleuchtung Philips City Touch Intelligent City 2.0 Stadt Abensberg 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
Was ist Intelligent City 2.0? Kommunikationskette remote Leuchte Cloud - City Touch Plattform Antenne Cloud Mobilfunknetz CityTouch Plattform Leuchte remote Luma 19
City Touch Bausteine Hauptfunktionen von LightWave Kartenbasierte Straßennavigation Fehlererkennung & -benachrichtigung City Touch Light Wave Lichtpläne erstellen 20
Pilotprojekt Stadt Abensberg Projektplan Leuchte Philips Luma remote Bereich 1 Bereich 2 Bereich 1 Bereich 2 21
Pilotprojekt Stadt Abensberg Fazit: Mit der Erneuerung der bestehenden Leuchten durch die Philips LED remote Luma und die Anwendung individueller Lichtpläne, sinkt der Energieverbrauch um ca. 76 % wird das Beleuchtungsniveau wesentlich verbessert wird eine Beleuchtung nach DIN 13201 erreicht kann zukünftig die Lichtintensität flexibel angepasst werden 22
Pilotprojekte Straßenbeleuchtung Schreder Lichtsteuersystem OWLET Gemeinde Kirchham 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
Was ist OWLET? Datenserver von OWLET über das Internet integriert 24
Was ist OWLET? Leuchte Schreder Pilzeo wird über drei Komponenten mit der OWLET Cloud vernetzt und per GPRS gesteuert Leuchte Pilzeo Netzteil LuCo NX (in der Leuchte) Antenne (an der Leuchte) Segmentcontroller (in Schaltschrank vor Ort) Cloud 25
OWLET Software OWLET Cloud System Intelligenz zentral von OWLET betrieben und gewartet Auswertungs- und Überwachungsprogramme Speicherung der historischen Daten OWLET updates, backups, usw. 26
Sensortechnik Präsenzmelder PIR = Passive Infra Red Detektion erfolgt über bestimmte Temperaturunterschiede in der Umgebung Erfassungswinkel 90 x 360 Erfassungsweite LPH : Radius ca. 1:1 weitere Sensoren im Test 27
Pilotprojekt Gemeinde Kirchham Intelligente Steuerung: Die Lichtintensität läßt sich zu jeder Zeit flexibel anhand von definierten Lichtplänen anpassen. Folgende Varianten wurden für die Beleuchtungssituation 1 und 2 mit der Kommune vereinbart: Situation 1 (Hauptstraße): Ein 100%, Absenkung um 1:00 Uhr auf 30%, Anhebung um 5:00 Uhr auf 100% Sensor: Bei Aktivierung innerhalb 1 Sekunde auf 100% für Zeitraum 3 Minuten bei allen Leuchten in der Hauptstraße Situation 2 (Wohngebiet): Ein 100%, Absenkung um 23:00 Uhr auf 30%, Anhebung um 5:00 Uhr auf 100% Sensor: Bei Aktivierung innerhalb 2 Sekunde auf 100% für Zeitraum 3 Minuten bei jeweils drei Leuchten im Wohngebiet 28
Pilotprojekt Gemeinde Kirchham Projektplan Simulation Situation 1 und 2 Hofer Straße, PILZEO, 24 LED, 39 W, WW 3.000 K, Optik 5068 symmetrisch LuCo NX, PIR, Mast 4 m, LpH 4,5 m Dimmprofil: Ein 100%, 1:00 h 30%, 5:00 h 100% PIR: Ruhemodus 30%, Aktivmodus 100%, Haltezeit 3 Min., Fading 1 Sek. Detektion: Alle Leuchten Ein Situation 1 Gehweg, Am Haarland und Pfarrer-Biermeiertsraße PILZEO, 16 LED, 19 W, WW 3.000 K Optik 5103 asymmetrisch LuCo NX, PIR, Mast 4 m, LpH 4,5 m Dimmprofil: Ein 100%, 23:00 h 30%, 5:00 h 100% PIR: Ruhemodus 30%, Aktivmodus 100%, Haltezeit 3 Min., Fading 2 Sek. Detektion: Jeweils 3 Leuchten Ein Situation 2 29
Überspannungsschutz für LED in der Straßenbeleuchtung 8. Bayerisches Energieforum der Bayerischen Gemeindezeitung am 25.06.2015
Warum sind zusätzliche Überspannungsschutzgeräte für die LED-Straßenbeleuchtung dringend notwendig? Gefährdung 1: Nah- und Ferneinschläge durch Gewitter Die Auswirkungen von Blitzfern- und naheinschlägen lassen sich bis zu einer Entfernung im Radius von 2 km nachvollziehen. Die entstehenden Überspannungen überschreiten dabei um ein vielfaches die Spannungsfestigkeit der Leuchten. Folge: Sofortiger Defekt von mehreren LED-Leuchten in einem oder mehreren Straßenzügen! 31
Erdblitzdichte im Erfassungszeitraum 1999-2011 Gesamt Erdblitze (flash) je km² und Jahr Gemessene Werte Faktor 2* Quelle BLIDS 3,00 6,00 2,40 4,80 1,80 3,60 1,60 3,20 1,30 2,60 1,10 2,20 0,96 1,92 0,60 1,20 * DIN EN 62305-2 Bbl 1 (VDE 0185-305-2 Bbl 1):2013-02 32
Abschätzung der Häufigkeit Ereignis Überspannung bei Gewitter in Straßenbeleuchtungsnetzen Beispiel: typisches Straßenbeleuchtungsnetz angenommene Zahl Brennstellen: ca. 1.000 Stck. angenommene Stromkreislänge: ca. 30 km Kritische Korridorbreite bei Einschlägen: min. 2 x 50 m resultierende kritische Betrachtungsfläche: 30 km x 0,1 km = 3 km² Einschlagrisiko in kritische Fläche pro Jahr: 3 km² x 4,8/km²Jahr ~ 14/Jahr 3,00 6,00 2,40 4,80 1,80 3,60 Wert aus Blitzkarte: 4,8 x 3 = 14,4 Ergebnis: minimal 14 nahe Überspannungsereignisse pro Jahr sind absehbar 33
Warum sind zusätzliche Überspannungsschutzgeräte für die LED-Straßenbeleuchtung dringend notwendig? Gefährdung 2: Spannungsspitzen (Schaltüberspannungen) Spannungsspitzen entstehen durch Schalthandlungen, Kurzschlüssen oder z.b. beim Auslösen von Sicherungen in Trafostationen. Des weiteren entstehen Spannungsspitzen durch die Zündspannung von konventioneller Leuchtentechnologie. Spannungsspitzen erreichen Werte von ca. 2 kv und höher. Auch wenn diese bei hochwertigen LED-Leuchten nicht zum sofortigen Defekt führen, wird die empfindliche Elektronik ständig beansprucht und belastet. Dies führt zur vorzeitigen Alterung der elektronischen Bauteile. Folge: defekt einzelner LED s durch die vorzeitige Alterung der Elektronik verringert sich die Lebensdauererwartung 34
Warum war in der Vergangenheit kein zusätzlicher Überspannungsschutz in der Straßenbeleuchtung erforderlich? Konventionelle Leuchtentechnologien sind wesentlich spannungsfester, da keinerlei empfindliche Elektronik verbaut ist. Dadurch traten auch kaum Schäden, bedingt durch Überspannungen auf. 35
Resümee Je flächendeckender LED-Leuchten zum Einsatz kommen, desto mehr Schäden bedingt durch Überspannungen sind mittelfristig zu erwarten. Dies hat unnötige und vor allem teure Neubeschaffungen und Instandhaltungsarbeiten zur Folge. Um dem entgegen zu wirken und die beworbene Lebensdauer der LED- Leuchten sicher zu stellen, ist ein durchdachtes Überspannungsschutzkonzept mit qualitativ hochwertigen Überspannungsableitern (die mehrmals zerstörungsfrei ableiten können) vorzusehen. Die Bayernwerk AG arbeitet derzeit an einem Überspannungsschutzkonzept das die Wirtschaftlichkeit und Vorteile der LED Technologie sicherstellt. Einführung voraussichtlich Ende 2015 36
Agenda Weiterentwicklung der LED Neue LED-Leuchten und Änderungen Pilotprojekte mit innovativen Lichtsteuersystemen Überspannungsschutz für LED Fragen? 37