Vermessung und Evaluierung von Solarleuchten ASiC Austria Solar Innovation Center Roseggerstraße 12 A 4600 Wels Telefon: ++43 (0) 7242 / 9396 5561 Fax: ++43 (0) 7242 / 9396 49 5561 e mail: office@asic.at Homepage: www.asic.at Datum: 2010 10 03 Bearbeiter: Patrick Kefer Gerald Steinmaurer Für den Inhalt dieser Veröffentlichung sind allein die Autoren verantwortlich, der Inhalt spiegelt nicht notwendig die Ansichten der Europäischen Gemeinschaft wider. Die Europäische Kommission ist für eine wie auch immer geartete Nutzung der hierin enthaltenen Informationen nicht verantwortlich.
Inhaltsverzeichnis 1 Executive Summary...3 2 Beschreibung der Leuchten...5 2.1 HEI Solar Light (HSL)... 5 2.1.1 Leuchten Mira 190 / Champ 190... 5 2.1.2 Leuchte Mira S 100... 12 2.2 Exterior Leuchte mit Leuchtmittel HW28... 16 2.3 EPS Soltec Streetsun... 19 2.4 Ecolights... 23 2.5 Linz AG... 28 2.6 Visiotronic LED Streetlight 6W... 31 2.7 Übersicht (aktuelle Modelle)... 35 3 Die Leuchten im direkten Vergleich...38 3.1 Leuchtdauer... 38 3.2 Leuchtmittel... 38 3.3 PV Modul... 39 3.4 Gesamtdimensionierung... 39 3.5 Einsatzgebiet... 39 3.6 Steuerung... 40 3.7 Ausfälle... 40 3.8 Erkenntnisse aus der Messung... 41 4 Wirtschaftlichkeit...45 4.1 Faktoren für die Wirtschaftlichkeit... 45 4.2 Berechnungsbeispiel... 46 Seite 2/47
1 Executive Summary Ziel des Projekts war eine Untersuchung über die Einsatzmöglichkeiten einer Reihe von Solarleuchten unterschiedlicher Hersteller, im Auftrag der Oö. Akademie für Umwelt und Natur. Insbesondere sollte abgeleitet werden, wie weit bzw. unter welchen Rahmenbedingungen derartige Produkte in Beschaffungsaktionen der öffentlichen Hand empfohlen werden können. Diese wurden über einen Zeitraum von etwa 9 Monaten an der Musterstraße des E Werk Wels aufgestellt. Neben einem Vergleich hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten der einzelnen Produkte wurde auch die Zuverlässigkeit untersucht. Dazu gehörte die Feststellung offensichtlicher Fehler wie die Bildung von Kondenswasser oder Schäden durch Wind oder Hagel. Zusätzlich fand eine messtechnische Überwachung der Leuchten statt. Dadurch war es möglich Ausfälle durch erschöpfte Akkus oder elektrische Defekte zu orten. Weiters konnten Rückschlüsse auf das Verhalten im Betrieb gemacht werden. So sind zum Beispiel Lichtprofile ansonsten nicht ohne weiteres verifizierbar. Aus dem Projekt lassen sich folgende Empfehlungen für öffentliche Beschaffer ableiten: Die Technik der Produkte ist ausgereift, in dem Sinn, dass keine grundsätzlichen Probleme bestehen, die noch zu lösen wären. Es wird wohl noch zu Veränderungen im Bereich Bedienung und Fernwartung kommen, aber im Bereich Energiemanagement wurden die wichtigsten Funktionen implementiert. Größere Fortschritte sind im Bereich der LED Technik zu erwarten. Die Effizienz der LEDs wird kontinuierlich verbessert. Einsatzgebiete, Kostenfragen Das Einsatzgebiet hängt stark von der Lichtleistung ab. Die größeren Leuchten sind durchaus für die Beleuchtung von Anliegerstraßen und Wohnstraßen geeignet. Allerdings sollte man sich bewusst sein, dass ein durchgängiger Betrieb, trotz Energiemanagement durch die Wetterabhängigkeit nicht gewährleistet werden kann. Weiters ist zu beachten, dass die Lichtleistung während längerer Schlechtwetterperioden eventuell deutlich reduziert wird. Muss also eine bestimmte Beleuchtungsklasse zu jeder Zeit eingehalten werden, wäre eine netzgebundene Lösung vorzuziehen. Für Erläuterungen zur Kostenfrage wird auf Kapitel 4 verwiesen. zu beachtende Kriterien bei der Auswahl - Für die vorausgehende Lichtplanung sind die lichttechnischen Daten der Leuchten erforderlich. Nach Möglichkeit sollten diese in elektronischer Form vorliegen, um eine Einbindung in Lichtplanungsprogramme zu erleichtern. In dieser Phase ist der Einsatz eines unabhängigen Fachmanns durchaus sinnvoll. In diesem Zusammenhang sollten in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung auch andere Technologien (Leuchtstofflampen, Natriumdampflampen) in Betracht gezogen werden. - Es werden verschiedene Farbtemperaturen angeboten. In der Regel sind neutralweiße LEDs effizienter als warmweiße. - Es sollte darauf geachtet werden, dass die LEDs gewechselt werden können und nicht das gesamte Leuchtmittel getauscht werden muss. Seite 3/47
- Leuchten, die abhängig von Einstrahlung und Ladezustand die Lichtleistung reduzieren besitzen eine längere Leuchtdauer. MPP Ladereglererhöhen den Solarertrag und somit ebenfalls die Leuchtdauer. - Bei einer größeren Anzahl von Leuchten sollte über die Möglichkeit der Fernsteuerung und Fernwartung nachgedacht werden, da sonst bei Änderungen der Einstellungen Arbeitskräfte vor Ort nötig sind. - Es sollte abgeklärt werden wie hoch der Aufwand für die Aufstellung der Leuchten ist und ob diese Arbeiten selbst durchgeführt werden können. Ansonsten sollte der Hersteller bzw. ein Vertragspartner diese Arbeiten übernehmen können. - Ein Akkuwechsel sollte möglichst einfach von der Hand gehen, um Arbeitszeit zu sparen. Die Wartungsintervalle anderer Komponenten sind deutlich größer. Diesem Punkt kommt hier geringere Bedeutung zu. - Nicht bei allen Produkten können sämtliche Wartungsarbeiten vom Kunden durchgeführt werden. Der finanzielle Aufwand für diese Arbeiten sollte einkalkuliert werden. Werden die Wartungsarbeiten nicht selbst durchgeführt, sollte man sich nach Konditionen hierfür erkundigen. Manche Hersteller bieten dieses Service selbst an, andere arbeiten mit Vertragspartnern. - Wie lange sind Ersatzteile erhältlich? - Nachdem es noch wenig Langzeiterfahrung gibt ist eventuell eine Garantieerweiterung von Interesse. Manche Hersteller bieten dies an. Es bietet sich auch an, Informationen über Erfahrungen der bisherigen Käufer eines Produkts zu sammeln. Einige Projekte sind schon realisiert worden und werden auch von den Herstellern beworben. - Wird eine Anschaffung beschlossen könnte man sich zunächst auf kleinere Projekte beschränken, um selbst Erfahrungen mit dem Produkt zu sammeln. Seite 4/47
2 Beschreibung der Leuchten 2.1 HEI Solar Light (HSL) Der Hersteller ist mit 3 Leuchten vertreten. Die Leuchten der Champ und Mira Reihe unterscheiden sich im Design. Im Funktionsumfang gibt es keine größeren Unterschiede. Es sind lediglich die Einzelkomponenten an die jeweilige Leistung des Leuchtmittels angepasst. Auffallend bei allen 3 Leuchten ist das Solarmodul. Durch ein selbst entwickeltes patentiertes Verfahren ist es HEI Solar Light möglich die Zellen so stark zu krümmen, dass sie in zylindrischer Form angeordnet werden können. Die Zellen werden in einen Glaszylinder eingebracht. Das Modul bildet einen nahtlosen Übergang zum Mast, ist also ein Teil von diesem. Dadurch ist ein Design ohne dominierendes PV Modul möglich. 2.1.1 Leuchten Mira 190 / Champ 190 Bei der Mira 190 handelt es sich um die größere der beiden aufgestellten Mira Leuchten. Die Champ ist die Variante für die Platzbeleuchtung. Die Zahlenangaben im Namen beziehen sich auf die Leistung des PV Moduls. Beide Leuchten unterschieden sich technisch nur durch das Leuchtmittel. Durch die anderen Anforderungen an die Lichtverteilung ergibt sich auch ein anderes Design. Es ist zu erwähnen, dass die Leuchten mittlerweile in der nächsten Generation (Änderungen an der Steuerung) verkauft werden. Das aufgestellte Champ 190 Modell besaß zudem noch etwas schwächere LEDs der Vorgeneration. Deshalb werden neben den Daten der aufgestellten Leuchten auch die aktuellen Daten angegeben. Seite 5/47
Abbildung 2 1: Champ 190 (links) und Mira 190 (rechts) Allgemeines Einsatzgebiet Mira 190 : Straßenbeleuchtung Champ 190 : Platzbeleuchtung, Promenade Leuchtdauer 30 h Volllast 300 h gedimmt Garantie 2 Jahre mit Option auf 5 Jahre Schutzklasse IP 65 Betriebstemperatur normalerweise 15 C bis 50 C mit Erdbox 30 C bis 60 C Anmerkung: Die Batterien sind die kritische Komponente bezüglich der Temperatur. Sie werden für Standorte mit extremen Temperaturwerten in einer Box im Erdreich aufbewahrt. Die Leitungslängen werden nicht wesentlich größer da die Batterien ohnehin im untersten Mastbereich untergebracht sind. Seite 6/47
Die Leuchtdauer ist bezogen auf die Nennleistung des Leuchtmittels (24 Watt Version) und die Nennkapazität der Akkus (bei 20% Restkapazität). Leuchtenmast Er besteht normalerweise aus verzinktem und lackiertem Stahl. Es besteht auch die Option auf Edelstahl oder Aluminium als Material. Die Befestigung erfolgt entweder über ein Rohrfundament oder eine Verschraubung mittels Bodenplatte. Leuchtmittel Anzahl LEDs 24 (Mira optional 36) Leistung Lichtstrom 24 Watt (Mira optional 36 Watt) 2400 lm (3600 lm) aktuelles Modell 2200lm in Wels aufgestelltes Champ 190 Modell Lebensdauer 75000 h (Teillast) Das Leuchtmittel besteht aus vielen einzelnen LEDs, die durch unterschiedliche Ausrichtung eine Flächenbeleuchtung erzeugen. Die Mira 190 mit 36 Watt ist bei einem Leuchtenabstand von etwa 20m für die Beleuchtungsklasse S1 geeignet. Die 24 Watt Version entspricht etwa der Beleuchtungsklasse S2. Die Lichtverteilung ist längsförmig. Das Modell gibt es in einer 24 Watt und 36 Watt Version. Die aktuelle Version eine weiterentwickelte Steuereinheit. Die folgenden Abbildungen zeigen die Lichtverteilung des Mira 190 Modells mit 24 und 36 Watt. Seite 7/47
Abbildung 2 2: Lichtverteilung Mira 190 2400 mit 24 W (Quelle: hei solarlight.com) Abbildung 2 3: Lichtverteilung Mira 190 3600 bei 36 W (Quelle: hei solarlight.com) Die Champ 190 ist ausschließlich mit 24 Watt erhältlich. Durch die kreissymmetrische Lichtverteilung wird wegen der größeren Fläche eine niedrigere Beleuchtungsstärke erreicht. Für die gleiche Beleuchtungsklasse sind deshalb kleinere Leuchtenabstände notwendig. Das an der Lichtstraße aufgestellte Modell hat etwas schwächere LEDs als die aktuelle Version. Es wird die Lichtverteilung von beiden Modellen angegeben. Seite 8/47
Abbildung 2 4: Lichtverteilung Champ 190 (altes Modell) (Quelle: hei solarlight.com) Abbildung 2 5: Lichtverteilung Champ NG 190 2400 (aktuelles Modell) (Quelle: hei solarlight.com) Beim alten Modell saßen alle 24 LEDs unter einer gemeinsamen Abdeckung aus Acrylglas. Diese Lösung verursachte aber öfter Probleme durch Kondensation an der Innenseite der Abdeckung. Neben effizienteren LEDs benutzt HSL hier nun auch die gleichen Einzelgehäuse wie bei der Mira, wodurch dieses Problem nicht mehr auftritt. Außerdem wird der Leuchtmitteltausch dadurch vereinfacht. PV Modul Die Leistung bei STC beträgt 192 Watt. Die Leuchten von HSL stellen hier einen Sonderfall dar, da die 64 Zellen an der Innenseite des Glaszylinders angeordnet sind. Seite 9/47
Diese Anordnung hat zwei Nachteile. Erstens sind immer Teile des Moduls in die ungünstige Nordrichtung orientiert. Zweitens steht durch die vertikale Ausrichtung weniger Sonneneinstrahlung zur Verfügung. Um dies auszugleichen wurde das Modul im Vergleich zu den herkömmlichen Modulen der anderen Leuchten größer dimensioniert. Ein großer Vorteil bei dieser Konstruktion ist, dass die Ablagerung von Schnee im Winter beinahe ausgeschlossen ist. Auch die Ablagerung von Schmutz wird erschwert. Weiters bieten die Leuchten aufgrund dieser Konstruktion eine kleine Windangriffsfläche. Akku Anzahl 6 Typ Nennspannung Kapazität Platzierung Wechselintervall Blei Gel 12 V 72 Ah unten im Mast oder Erdbox 4 Jahre Platziert werden die Akkus im untersten Teil des Masts oder, wie oben schon erwähnt, in einer Erdbox. Die Anzahl der Ladezyklen wird mit 1800 angegeben. HSL gibt das Wechselintervall mit 4 Jahren an. Steuerung Die Steuerung von HEI Solar Light verfügt über eine Tag/Nacht Erkennung wobei das Modul als Dämmerungssensor benutzt wird. Zusätzlich können die Ein und Ausschaltzeiten zeitabhängig programmiert werden. Für die abgegebene Lichtleistung wird ebenfalls ein Zeitprofil hinterlegt. Ein optionaler Bewegungsmelder kann zusätzlich für eine bedarfsgerechte Beleuchtung sorgen. Das Energiemanagement sorgt dafür, dass auch der Ladezustand der Batterien und der Solarertrag die Absenkung der Lichtleistung beeinflussen. So wird bei längeren Schlechtwetterperioden die Lichtleistung verringert, wenn der Ladezustand geringer wird. Auch in den Bereich des Energiemanagements ist die MPP Tracking Funktion zu zählen. Dabei wird das PV Modul immer im optimalen Arbeitspunkt betrieben. Dies erscheint durch die spezielle Solarzellanordnung hier besonders sinnvoll. Die Programmierung der Steuerung erfolgt von HSL durch ein portables Programmiergerät. Bei den alten Modellen wurde ein kundenspezifisches Lichtprofil erstellt. Mit der aktuellen Version bekommt der Kunde 20 vorprogrammierte Lichtprofile geliefert, die per Wahlschalter aktiviert werden können. Diese Profile decken einen großen Anwendungsbereich ab. Für spezielle Fälle programmiert HSL aber auch weiterhin kundenspezifische Profile. Die 20 verfügbaren Profile sind unterhalb angegeben. Seite 10/47
Abbildung 2 6: Wählbare Lichtprofile (Quelle: hei solarlight.com) Durch die mittlerweile verbauten Stecker geht der Einbau leichter von der Hand. Eine Datenaufzeichnung erfolgt lokal auf einer Speicherkarte. Dadurch wird die Fehleranalyse, aber auch die Ermittlung des richtigen Lichtprofils erleichtert. Ab 2011 ist mit der neuen Steuerung eine Fernüberwachung und Fernsteuerung vorgesehen. Dann wird auch eine vernetzte Ansteuerung mehrerer Leuchten möglich sein. Wartung und Inbetriebnahme Bei den Leuchten von HSL ist die Inbetriebnahme und Wartung durch den Kunden oder Vertragspartner vorgesehen. Wegen der Größe der Leuchten sind für die Inbetriebnahme eine Hebebühne und 2 Arbeitskräfte notwendig. Der Batteriewechsel ist ohne Demontage des Masts möglich. Dadurch benötigt man für Arbeiten an der Steuereinheit oder den Tausch der Batterien lediglich gängiges Handwerkzeug. Bei der aktuellen Steuerung wurden die Reihenklemmen gegen Steckverbindungen ersetzt. Dadurch wird die Montage erleichtert und es gibt bei Wartungsarbeiten keine freiliegenden, spannungsführenden Leitungen (von der Sicherheit her unbedenklich kann aber bei Montagefehlern eventuell zu Schäden an der Hardware führen). Seite 11/47
Ausstattung und Zubehör Als Zubehör ist der oben erwähnte Bewegungsmelder verfügbar. Ab 2011 wird eine Fernsteuerung und Fernwartung ins Programm aufgenommen. Schon erhältlich ist eine teilsolare Variante für lichtarme Standorte. Vorkommnisse während des Betriebs Nachdem es sich bei der Champ 190 um das alte Modell handelte konnten die erwähnten Probleme mit der Kondensation beobachtet werden. Eine messtechnische Überwachung fand bei der Mira 190 statt. Dabei konnten keine Auffälligkeiten festgestellt werden. 2.1.2 Leuchte Mira S 100 Hierbei handelt es sich um die kleinere Version der Mira. Einsatzzweck ist vorrangig die Beleuchtung von Rad und Gehwegen. Allgemeines Einsatzgebiet Leuchtdauer Rad und Gehwege 27 h Volllast 270 h gedimmt Garantie 2 Jahre mit Option auf 5 Jahre Schutzklasse IP 65 Betriebstemperatur normalerweise 15 C bis 50 C mit Erdbox 30 C bis 60 C Anmerkung: Die Batterien sind die kritische Komponente bezüglich der Temperatur. Sie werden für Standorte mit extremen Temperaturwerten in einer Box im Erdreich aufbewahrt. Die Leitungslängen werden nicht wesentlich größer da die Batterien ohnehin im untersten Mastbereich untergebracht sind. Die Leuchtdauer ist bezogen auf die Nennleistung des Leuchtmittels (12 Watt Version) und die Nennkapazität der Akkus (bei 20% Restkapazität). Leuchtenmast Er besteht normalerweise aus verzinktem und lackiertem Stahl. Es besteht auch die Option auf Edelstahl oder Aluminium als Material. Die Befestigung erfolgt entweder über ein Rohrfundament oder eine Verschraubung mittels Bodenplatte. Seite 12/47
Leuchtmittel Anzahl LEDs 12 (optional 18) Leistung Lichtstrom Lebensdauer 12 Watt (18 Watt) 1200 lm (1800 lm) 75000 h (Teillast) Das Leuchtmittel besteht aus vielen einzelnen LEDs die durch unterschiedliche Ausrichtung eine Flächenbeleuchtung erzeugen. Die beiden Versionen entsprechen bei einem Leuchtenabstand von etwa 20m den Beleuchtungsklassen S3 und S4. Die folgenden Abbildungen zeigen die Lichtverteilung der beiden Varianten mit 12 bzw. 18 Watt. Abbildung 2 7: Lichtverteilung Mira S 100 1200 mit 12W (Quelle: hei solarlight.com) Abbildung 2 8: Lichtverteilung Mira S 100 1800 mit 18 W (Quelle: hei solarlight.com) Seite 13/47
PV Modul Die Leistung bei STC beträgt 100 Watt. Die Leuchten von HEI stellen hier einen Sonderfall dar, da die 33 Zellen an der Innenseite eines Glaszylinders angeordnet sind. Diese Anordnung hat zwei Nachteile. Erstens sind immer Teile des Moduls in die ungünstige Nordrichtung orientiert. Zweitens steht durch die vertikale Ausrichtung weniger Sonneneinstrahlung zur Verfügung. Um dies auszugleichen wurde das Modul im Vergleich zu den herkömmlichen Modulen der anderen Leuchten größer dimensioniert. Ein großer Vorteil bei dieser Konstruktion ist, dass die Ablagerung von Schnee im Winter beinahe ausgeschlossen ist. Auch die Ablagerung von Schmutz wird erschwert. Weiters bieten die Leuchten auf Grund dieser Konstruktion eine kleine Windangriffsfläche. Akku Anzahl 4 Typ Nennspannung Kapazität Platzierung Wechselintervall Blei Gel 12 V 32 Ah unten im Mast oder Erdbox 4 Jahre Die Erdbox erlaubt den Einsatz bei extremen Außentemperaturen. Steuerung Die Steuerung von HEI Solar Light verfügt über eine Tag/Nacht Erkennung wobei das Modul als Dämmerungssensor benutzt wird. Zusätzlich können die Ein und Ausschaltzeiten zeitabhängig programmiert werden. Für die abgegebene Lichtleistung wird ebenfalls ein Zeitprofil hinterlegt. Ein optionaler Bewegungsmelder kann zusätzlich für eine bedarfsgerechte Beleuchtung sorgen. Das Energiemanagement sorgt dafür, dass auch der Ladezustand der Batterien und der Solarertrag die Absenkung der Lichtleistung beeinflussen. So wird bei längeren Schlechtwetterperioden die Lichtleistung verringert wenn der Ladezustand geringer wird. Auch in den Bereich des Energiemanagements ist die MPP Tracking Funktion zu zählen. Dabei wird das PV Modul immer im optimalen Arbeitspunkt betrieben. Dies erscheint durch die spezielle Solarzellanordnung hier besonders sinnvoll. Die Programmierung der Steuerung erfolgt von HSL durch ein portables Programmiergerät. Bei den alten Modellen wurde ein kundenspezifisches Lichtprofil erstellt. Mit der aktuellen Version bekommt der Kunde 20 vorprogrammierte Lichtprofile geliefert, die per Wahlschalter aktiviert werden können. Diese Profile decken einen großen Anwendungsbereich ab. Für spezielle Fälle programmiert HSL aber auch weiterhin kundenspezifische Profile. Die 20 verfügbaren Profile sind unterhalb angegeben. Seite 14/47
Abbildung 2 9: Wählbare Lichtprofile (Quelle: hei solarlight.com) Durch die mittlerweile verbauten Stecker geht der Einbau leichter von der Hand. Eine Datenaufzeichnung erfolgt lokal auf einer Speicherkarte. Dadurch wird die Fehleranalyse, aber auch die Ermittlung des richtigen Lichtprofils erleichtert. Ab 2011 ist mit der neuen Steuerung eine Fernüberwachung und Fernsteuerung vorgesehen. Dann wird auch eine vernetzte Ansteuerung mehrerer Leuchten möglich sein. Wartung und Inbetriebnahme Bei den Leuchten von HEI ist die Inbetriebnahme und Wartung durch den Kunden oder Vertragspartner vorgesehen. Wegen der Größe der Leuchten sind für die Inbetriebnahme eine Hebebühne und 2 Arbeitskräfte notwendig. Der Batteriewechsel ist ohne Demontage des Masts möglich. Dadurch benötigt man für Arbeiten an der Steuereinheit oder den Tausch der Batterien lediglich gängiges Handwerkzeug. Die aufgestellte Mira S 100 besitzt bereits die Steckverbindungen anstatt der Klemmen. Dadurch wird die Montage erleichtert und es gibt bei Wartungsarbeiten keine freiliegenden, spannungsführenden Leitungen (von der Sicherheit her unbedenklich kann aber bei Montagefehlern zu Schäden an der Hardware führen). Seite 15/47
Ausstattung und Zubehör Die LEDs sind in verschiedenen Farbtemperaturen lieferbar. Als Zubehör ist der oben erwähnte Bewegungsmelder verfügbar. Ab 2011 wird eine Fernsteuerung und Fernwartung ins Programm aufgenommen. Schon erhältlich ist eine teilsolare Variante für lichtarme Standorte. 2.2 Exterior Leuchte mit Leuchtmittel HW28 Exterior bietet, neben der der Tätigkeit als Vertriebspartner von Visiotronic auch eine Eigenkonstruktion an. An der, an der Musterstraße aufgestellten Version, befindet sich das stärkste Leuchtmittel in dieser Gruppe. Exterior verwendet aber mittlerweile schwächere Leuchtmittel. Abbildung 2 10: Exterior mit Leuchtmittel HW28 Allgemeines Einsatzgebiet Leuchtdauer Garantie Schutzklasse Vorplätze, exponierte Standorte 33 h Volllast 2 Jahre Leuchte IP65, Regler IP32 Betriebstemperatur 10 C bis 50 C Seite 16/47
Die Leuchtdauer bei Volllast bezieht sich auf die Nennleistung des Leuchtmittels und die Nennkapazität des Akkus (bei 20% Restkapazität). Ein Absenken der Lichtleistung ist nicht möglich. Leuchtenmast Der Mast besteht aus blankem Aluminium. Die Befestigung erfolgt durch ein Fundament. Leuchtmittel Es werden verschiedene LED Leuchtmittel benutzt, die ansonsten auch in netzgebundenen Leuchten zum Einsatz kommen. Die Leuchten besitzen deshalb auch einen eigenen LED Treiber. Daten des Leuchtmittels der Musterleuchte Anzahl LEDs 28 Leistung Lichtstrom Lebensdauer 42 Watt 2946 lm 50000 h Exterior verwendet mittlerweile schwächere Leuchtmittel. Daten der aktuell verwendeten Leuchtmittel Anzahl LEDs 15/18/30 Leistung Lichtstrom Lebensdauer 18/22/35 Watt 1350/1686/2700 lm 50000 h PV Modul Es kommt ein monokristallines Modul mit 175 Watt zum Einsatz. Akku Anzahl 2 Typ Blei Gel Kapazität 65 Ah Platzierung unten im Mast Wechselintervall 5 Jahre Exterior verwendet als einziger Hersteller ein 24 Volt System. Grund dafür ist die erforderliche Betriebsspannung des Leuchtmittels in Verbindung mit dem eingesetzten Laderegler. Seite 17/47
Steuerung Es kommt ein Solarladeregler von Steca zum Einsatz. Der Steca PR1010 besitzt MPP Tracking und es ist der Anschluss von Flüssig oder Gelbatterien möglich. Die Ladekurve wird automatisch an den Ladezustand angepasst. Die Programmierung erfolgt direkt am Gerät vor Ort. Der Lastausgang ist mit Einbruch der Dämmerung für eine gewisse Zeit aktiviert (einstellbar von 1h 8h). Ein erneutes Einschalten vor Sonnenaufgang ist nicht möglich. Es gibt vom gleichen Hersteller einen Regler der diese Funktion anbietet. Eine Absenkung der Lichtleistung, und die damit verbundene Verlängerung der Leuchtdauer ist aber mit beiden Geräten nicht möglich. Wartung und Inbetriebnahme Zum Aufstellen der Leuchte sind 3 Personen und ein Kran mit Korb oder eine größere Hydraulische Hebebühne nötig. Die Wartungsarbeiten können vom Kunden durchgeführt werden. Ein Tausch der Akkus ist durch den Mastdeckel möglich. Es werden keine Steckverbindungen benutzt. Bei Wartungsarbeiten ist darauf zu achten die freien Leitungsenden zu isolieren. Ausstattung und Zubehör Es sind wie erwähnt verschiedene Leuchtmittel wählbar. Seite 18/47
2.3 EPS Soltec Streetsun Die Streetsun von EPS Soltec ist die kleinste Leuchte im Vergleich. Ähnlich wie bei HEI wird versucht das PV Modul besser in das Design einzubinden. EPS wählt dazu einen klassischen Ansatz. Das Modul wird mit einer Verkleidung versehen, die nahtlos an die Mastkonstruktion anschließt. Abbildung 2 11: EPS Soltec Streetsun (Quelle: EPS Soltec) Allgemeines Einsatzgebiet Leuchtdauer Radweg, Gehwege, Parkplatz, Nebenstraßen 22 h Volllast ca. 45 h mit Energiemanagement (3 Nachtlängen) Garantie 2 Jahre (Option auf 6 Jahre mit Ersatzakku) Schutzklasse IP 65 Betriebstemperatur 15 C bis 40 C bzw. 60 C (je nach Akku) Die Leuchtdauer bei Volllast bezieht sich auf die Nennleistung des Leuchtmittels und die Nennkapazität des Akkus (bei 20% Restkapazität). Die Leuchtdauer mit Energiemanagement bezieht sich auf die Angabe von EPS wonach hierbei 3 Nachtlängen Reserve möglich sind. Seite 19/47
Leuchtenmast Der Mast besteht aus pulverbeschichtetem Aluminium. Die Befestigung erfolgt entweder durch ein Rohrfundament oder ein Schraubfundament. Leuchtmittel Anzahl LEDs 12 Leistung Lichtstrom Lebensdauer 4 Watt typ. 420 lm 50000 h Die Lichtverteilung des Leuchtmittels ist nach Wunsch kreisförmig oder längsförmig. Abbildung 2 12: Lichtverteilung Streetsun Platzvariante (Quelle: EPS Soltec) Seite 20/47
Um eine längsgerichtete Verteilung zu erreichen wird über einen Reflektor ein Teil des Lichts umgelenkt. Abbildung 2 13: Lichtverteilung Streetsun Wegevariante (Quelle: EPS Soltec) Laut EPS eignet sich die Leuchte bis zu den Beleuchtungsklassen S5 und S6. Es lässt sich aus den Kurven aber nicht genau bestimmen bis zu welchem Leuchtenabstand die jeweiligen Klassen eingehalten werden. Hierzu ist ein Beleuchtungssimulationsprogramm nötig, wie es bei der Lichtplanung häufig zum Einsatz kommt. Laut EPS überschneiden sich die beleuchteten Flächen zweier Leuchten bis zu einem Abstand von 25m. PV Modul Es kommt ein monokristallines Modul mit 23,6 Watt zum Einsatz. Akku Anzahl 1 Typ Kapazität Platzierung Wechselintervall NiMh 11 Ah Im Mast oberhalb Leuchte und unterhalb PV Modul 6 Jahre Seite 21/47
Steuerung Die Steuerung verfügt über MPP Tracking für erhöhten Solarertrag und ein Energiemanagement. Die Dimmung des Leuchtmittels erfolgt über PWM. Die Leuchte besitzt einen Dämmerungssensor zur Tag/Nacht Erkennung wobei 3 Betriebsarten möglich sind. In der Betriebsart Dimmen wird die Lichtleistung von 24:00 bis 5:00 herabgesetzt. Es ist auch möglich in dieser Zeit die Leuchte ganz abzuschalten. Als dritte Variante besteht die Möglichkeit einer durchgängigen Beleuchtung. Dabei berücksichtigt das Energiemanagement den Ladezustand des Akkus. Die letzte Variante wird von EPS jedoch nur für Orte erhöhter Sonneneinstrahlung empfohlen. Die Leuchte wird je nach Kundenwunsch mit einer der drei Betriebsarten ausgeliefert. Wartung und Inbetriebnahme Zum Aufstellen der Leuchte sind 2 Personen und eine Leiter notwendig. Der Akkutausch kann vom Kunden durchgeführt werden. Wie bei einigen anderen Leuchten auch ist dieser nicht vom Boden aus durchführbar. Der Tausch des Moduls oder der LEDs wird von EPS selbst durchgeführt. Ausstattung und Zubehör Auf Anfrage ist die Leuchte in unterschiedlichen RAL Farben und Farbtemperaturen erhältlich. Eine Garantieerweiterung auf 6 Jahre ist im Paket mit Ersatzakku, Sicherheitsschrauben und Schraubfundament möglich. Es besteht auch die Möglichkeit nur das Kopfteil auf bereits vorhandene passende Masten zu Montieren. Als weiteres Zubehör ist statt des Masts eine Wandhalterung verfügbar. Die Farbtemperatur wird auf Kundenwunsch geändert. Seite 22/47
2.4 Ecolights Von der Firma Ecolights wurden 2 Leuchten zur Verfügung gestellt. Die Double Sol mit Holzmast und die Ecostar mit Stahlmast. Die Double Sol verfügt zusätzlich zum Hauptleuchtmittel über ein kleines Orientierungslicht und hat deshalb eine etwas größere Akkukapazität. Ansonsten bestehen keine Unterschiede in den Ausstattungsmöglichkeiten. Abbildung 2 14: Ecolights Double Sol (links) und Ecostar (rechts) Allgemeines Einsatzgebiet Leuchtdauer Radweg, Gehweg und Platzbeleuchtung 60 h Volllast 120 h gedimmt Garantie 2 Jahre Schutzklasse IP 55 Betriebstemperatur 20 C bis 50 C Seite 23/47
Die Herstellerangabe der Leuchtdauer bezieht sich auf das üblicherweise eingestellte Lichtprofil wobei für gewisse Zeiten die Hauptbeleuchtung abgeschaltet wird. Ein durchgängiger Betrieb mit Nennleistung des Leuchtmittels und Nennkapazität des Akkus wäre für etwa 40 Stunden möglich (bei 20% Restkapazität). Leuchtenmast Die Ecostar hat einen lackierten Stahlmast. Die Double Sol verfügt über einen Holzmast. Beide Varianten werden mit einem Flansch am Fundament befestigt. Leuchtmittel Double Sol: Anzahl LEDs Leistung Lichtstrom Lebensdauer 12 (plus 1 Orientierungslicht) 13 Watt 1200 lm >50000 h Ecostar: Anzahl LEDs 12 Leistung Lichtstrom Lebensdauer 12 Watt 1100 lm >50000 h Abbildung 2 15: Leuchtmittel Ecolights Seite 24/47
Das Leuchtmittel besteht aus einzelnen LEDs die in einem Acrylglaszylinders untergebracht sind. Durch die unterschiedliche Ausrichtung wird die gewünschte Lichtverteilung erzeugt. Die Leuchte Ecostar verfügt nicht über das zusätzliche Orientierungslicht, welches die ganze Nacht leuchtet. Abbildung 2 16:Lichtverteilung Ecolights (Quelle Ecolights) Die Lichtverteilung ist normalerweise längsförmig wie in Abbildung 2 16 gezeigt. Die Leuchten sind aber auch mit kreisförmiger Lichtverteilung zu bekommen. Die aktuelle Version verfügt über effizientere LEDs und ein weiterentwickelte Steuereinheit. PV Modul Beide Leuchten sind lieferbar mit einem 60 Watt Standardmodul oder einem 60 Watt Glasmodul. Es werden monokristalline Zellen verwendet. Akku Double Sol: Anzahl Typ Nennspannung Kapazität Platzierung Wechselintervall 1 Akkublock Blei Gel 12 V 54 Ah (2x27 Ah) Gehäuse unterhalb Leuchtmittel 6 8 Jahre Seite 25/47
Ecostar: Anzahl Typ Nennspannung Kapazität Platzierung Wechselintervall 1 Akkublock Blei Gel 12 V 48 Ah (4x12 Ah) im Mast 6 8 Jahre Steuerung Die in den aufgestellten Leuchten verwendete Steuerung wurde von Ecolights mittlerweile durch die nächste Generation ersetzt. Es wird zunächst auf die Funktion der alten Version eingegangen. Die Steuerung besitzt eine Tag/Nacht Erkennung und mehrere Ansteuerungsmodi für die Ausgänge. Ein Ausgang steuert dabei die Hauptbeleuchtung. Der zweite Ausgang dient zur Ansteuerung des Orientierungslichts. Die Hauptbeleuchtung schaltet sich bei Abenddämmerung für eine gewisse Zeit ein. Anschließend wird sie abgeschaltet um sich etwa 2 Stunden vor Tagesanbruch wieder einzuschalten. Dabei sind die Ein und Ausschaltzeiten frei wählbar. Auch ein Dauerbetrieb ist im Prinzip möglich. Ein optionaler Bewegungsmelder ermöglicht eine bedarfsgerechte Ansteuerung auch in der Zeit, in der die Hauptbeleuchtung normalerweise abgeschaltet ist. Das Orientierungslicht leuchtet die ganze Nacht durch. Der maximale LED Strom im ungedimmten Betrieb wird direkt an der Steuereinheit eingestellt. Dieser wird vom Hersteller je nach Standort gewählt. Ecolights sieht in der Steuerung auch eine automatische Dimmung des Leuchtmittels vor. Diese stellt noch kein direktes Energiemanagement unter Berücksichtigung von Ladezustand und Solarertrag dar sondern bedient sich der Nachtlänge um einen durchgehenden Betrieb zu gewährleisten. Dazu kann das Lichtprofil um bis zu 50% abgesenkt werden. Die programmierte Absenkung erfolgt per PWM Ansteuerung. Die Programmierung aller Werte erfolgt nach Absprache mit dem Kunden vor Auslieferung. Bei Bedarf können, durch ein von Ecolights bereitgestelltes Programmiergerät, vom Kunden Änderungen vor Ort vorgenommen werden. Nachtlänge und Lichtprofil der letzten Nacht können per PC ausgelesen werden. Eine Vernetzung der Leuchten ist per Funkmodul möglich. Dadurch können von Master Leuchten (mit Bewegungsmelder bestückt) die Slave Leuchten entlang eines Weges gleichzeitig oder zeitverzögert eingeschaltet werden. Seite 26/47
Zusätzliche und geänderte Funktionen der aktuellen Steuereinheit: Die Absenkung der Leuchtstärke erfolgt jetzt über ein Energiemanagement, wobei Solarertrag und Akkukapazität berücksichtigt werden. Somit passt sich die Leuchte jetzt den tatsächlichen Wetterverhältnissen an. Das Lichtprofil wird nach wie vor nach Kundenwunsch eingestellt. Es ist jetzt aber nicht mehr auf die Funktion EIN AUS EIN beschränkt, sondern lässt jedes beliebige Lichtprofil zu. Der Laderegler verfügt mittlerweile über eine MPP Tracking Funktion, was höhere Solarerträge erlaubt. Zur Ansteuerung der LEDs kommt jetzt ein Step Down Treiber zum Einsatz. Dadurch wird der Wirkungsgrad im Bereich der Ansteuerung verbessert, und es wird eine größere Leuchtdauer ermöglicht. Weiters können über einen PC nun alle relevanten Daten (Solarertrag, Akkukapazität, etc.) vor Ort überwacht werden. Wartung und Inbetriebnahme Die Aufstellung und Inbetriebnahme ist nach Fundamentlegung mit einer Leiter und Handwerkzeug möglich. 2 Arbeitskräfte werden benötigt. Grundsätzlich können diese Arbeiten, aber auch alle Wartungsarbeiten wie Batteriewechsel oder Modul und Leuchtmitteltausch, vom Kunden vorgenommen werden. Bei der Ecostar muss zum Akkuwechsel das Leuchtmittel abgenommen werden. Bei der Double Sol kann der Akku relativ einfach, durch abschrauben des Gehäusedeckels entnommen werden. Ausstattung und Zubehör Als Zubehör sind Bewegungsmelder und Funkmodule (zur Gruppensteuerung) erhältlich. Beide Leuchten werden auch mit kreisförmiger Lichtverteilung angeboten. Der lackierte Stahlmast der Ecostar ist in RAL Farben erhältlich. Auch die LED Farbtemperatur wird nach Kundenwunsch geliefert. Als Vorkehrung gegen Eingriffe durch unbefugte dienen Sicherheitsschrauben. Vorkommnisse während des Betriebs Anfangs war der maximale LED Strom von Ecolights etwas zu hoch eingestellt, wodurch der Tiefentladeschutz aktiviert wurde. Nach einer Verringerung des Einstellwerts trat dieses Problem nicht mehr auf. Dies ist ein typischer Fall für den Vorteil der neuen Steuerung. Diese hätte frühzeitig die Leistung reduziert wenn die Grundeinstellung für die Wetterbedingungen unpassend wäre. Das einzige aufgetretene Problem war ein Kontaktfehler am Solareingang der Platine der Double Sol. Die Double Sol war eine der Leuchten an denen Messtechnik verbaut wurde. Die Platzverhältnisse im Gehäuse sind relativ beengt. Eventuell handelt es sich um eine Spätfolge der Einbauarbeiten der Messtechnik. Allerdings war aus Gesprächen zu erfahren, dass auch bei anderen Herstellern hin und wieder ein ähnlicher Fehler vorkommt. Der Fehler trat jedenfalls relativ früh auf und das Ersatzgerät funktionierte die restliche Zeit problemlos. Seite 27/47
2.5 Linz AG Von der Linz AG wurden 2 Leuchten aufgestellt. Sie unterschieden sich durch das Leuchtmittel. An der Reservelaufzeit und dem Fehlen einer Lichtabsenkung ist schon zu erkennen, dass die Leuchte nicht für Dauerbeleuchtung gedacht ist. Allgemeines Abbildung 2 17: Linz AG Leuchte (Flächenbeleuchtung) Einsatzgebiet Parkplatz, Parks, Standorte die keine Dauerbeleuchtung erfordern Leuchtdauer Garantie Schutzklasse 20 h Volllast 2 Jahre Punkbeleuchtung IP67,Flächenbeleuchtung IP65, Steuerung IP44 Betriebstemperatur 10 C bis 50 C Die Leuchtdauer bei Volllast bezieht sich auf die Nennleistung des Leuchtmittels und die Nennkapazität des Akkus (bei 20% Restkapazität). Ein Absenken der Lichtleistung ist nicht möglich. Seite 28/47
Vermessung und Evaluierung von Solarleuchten Leuchtenmast Der Mast besteht aus verzinktem Stahl. Die Befestigung erfolgt durch ein Fundament. Leuchtmittel Bei der Variante mit Punktbeleuchtung kommen zwei 4 Watt LED Spots zum Einsatz. Die Variante für Flächenbeleuchtung besitzt einen Fluter mit E27 Sockel und 8 Watt LED Leuchtmittel (Eigenentwicklung). Anzahl LEDs Leistung 8 Watt Lichtstrom k.a. Lebensdauer 50000 h Die Lichtverteilung ist in beiden Varianten kreisförmig. Ähnlich wie bei Visiotronic ist der Durchmesser der beleuchteten Fläche aber unterschiedlich. Abbildung 2 18: Leuchtmittel Flächenbeleuchtung (links) und Punkbeleuchtung (rechts) Seite 29/47
PV Modul Es kommt ein polykristallines Modul mit 55 Watt zum Einsatz. Akku Anzahl 1 Typ Kapazität Platzierung Wechselintervall Blei Gel 17 Ah im Gehäuse der Steuerung 5 6 Jahre (stark abhängig von Personenverkehr) Steuerung Ähnlich wie bei Exterior kommt ein Solarladeregler mit Lastausgang zum Einsatz. Das Absenken der Lichtleistung ist nicht möglich. Es ist auch keine Zeitsteuerung der Beleuchtung vorgesehen. Die Leuchte wird ausschließlich über den Bewegungsmelder eingeschaltet. Dieser kann so eingestellt werden, dass er nur nach Einbruch der Dämmerung reagiert. Die Einschaltdauer kann von 5 Sekunden bis 7 Minuten eingestellt werden. Wartung und Inbetriebnahme Der Aufbau besteht aus einzelnen Komponenten die problemlos montiert werden können. Die Montage sollte mit einer Leiter die zu bewerkstelligen sein wenn einige Komponenten am Boden vormontiert werden. Seite 30/47
2.6 Visiotronic LED Streetlight 6W Visiotronic stellte mit Partner Exterior zwei Leuchten zur Verfügung. Exterior liefert dabei die Masten und ist für den Vertrieb zuständig. Visiotronic ist für die Entwicklung der elektrischen Komponenten zuständig. Beide Leuchten sind technisch identisch und unterscheiden sich ausschließlich durch die Mastkonstruktion. Sowohl der Controller als auch die Akkus sind mit dem Solarmodul in einem Gehäuse integriert. Die Leuchten stellen einen Sonderfall dar, da sie bei Aufstellung noch nicht zum Verkauf standen. Die Leuchte selbst war zwar schon serienreif aber der Controller der Steuerung war noch im Prototypenstadium. Mittlerweile steht die Leuchte kurz vor der Markteinführung. Genaueres dazu wird im Abschnitt Steuerung erwähnt. Abbildung 2 19: Visiotronic LED Streetlight 6W Allgemeines Einsatzgebiet Leuchtdauer Radweg, Gehweg und Platzbeleuchtung 70 h Volllast 210 h gedimmt (30%) Garantie 18 Monate Schutzklasse IP 65 Betriebstemperatur 20 C bis 50 C Seite 31/47
Die Leuchtdauer bezieht sich auf die Nennleistung des Leuchtmittels die Nennkapazität bei Verwendung von 2 Akkus (bei 20% Restkapazität). Bei Verwendung von nur einem Akku sind die Zeiten entsprechend zu halbieren. Leuchtenmast Der Mast besteht wahlweise aus Holz oder Metall (Stahl oder Alu). Leuchtmittel Anzahl LEDs 6 Leistung Lichtstrom Lebensdauer 6 Watt + optional 1,2 Watt Orientierungslicht 700 lm 50000 h Wahlweise besitzt die Leuchte entweder Spot, Area oder Street Optik, Die Spot und Area Optiken besitzen bei einer Lichtpunkthöhe von 3,6m eine kreisförmige Lichtverteilung mit D=6m bzw. D=20m. Die Street Optik beleuchtet eine Fläche von 4mx25m. Die Maximale Beleuchtungsstärke am Boden beträgt je nach Optik 5 15 lx. Eine Lichtverteilungskurve ist momentan nicht verfügbar. Erhältlich sind auch ein RGB Farbring, der als Orientierungslicht dient und ein optischer Aufsatzring für diverse saisonale Effekte. Abbildung 2 20: RGB Farbring (Quelle: Exterior) Seite 32/47
Abbildung 2 21: Optischer Aufsatz (Quelle: Exterior) PV Modul Es kommt ein monokristallines Modul mit 50 oder 70 Watt zum Einsatz. Akku Anzahl 1 oder 2 Typ Kapazität Platzierung Wechselintervall Blei Gel 265Wh oder 530 Wh (22Ah oder 44 Ah) Im gleichen Gehäuse wie PV Modul und Controller 5 Jahre Steuerung Wie eingangs erwähnt, war zum Zeitpunkt der Aufstellung der Controller noch nicht einsatzbereit. Die Steuersoftware läuft deshalb auf einem Laptop, der über ein Funkmodul die Steuerbefehle an die Leuchte sendet. Bis dato ist nur eine rein zeitabhängige Steuerung der Leuchte möglich. In unregelmäßigen Abständen musste zudem der Rechner neu gestartet werden, da diese Umgebung nicht die Stabilität eines Mikrocontrollers aufweist. Diese Lösung wird nur aktuell zu Präsentationszwecken eingesetzt. Im Folgenden wird auf die Eigenschaften der Hardware eingegangen, die letztendlich im fertigen Produkt zum Einsatz kommt. Die Steuerung der Leuchten wird von einem zentralen Controller übernommen, der in der Regel in der ersten Leuchte sitzt. Dieser sendet die Steuerbefehle per Funk an die anderen Leuchten. Konfiguriert wird dieser mit einer Steuersoftware, entweder über Ethernet oder GPRS. Seite 33/47
Zwei Versionen sind vorgesehen. Eigenschaften Low Cost Variante: Einstellen eines zeitgesteuerten Beleuchtungsprofils mit Tag/Nacht Erkennung per Dämmerungssensor Dimmung des Orientierungslichts synchrone Steuerung aller Leuchten Konfiguration des Systems von der Zentrale aus Zusätzliche Eigenschaften High End Variante: Diagnosefunktion mit Online Übertragung an die Steuersoftware Benachrichtigung bei Störfällen via E Mail oder SMS Intelligente Steuerung mit Bewegungsmelder Erkennung der Bewegungsrichtung von Personen Möglichkeit der Ausstattung mit Webcams zur Standbildübertragung Zusätzlich zur programmierten Leuchtkurve, erfolgt auch noch eine Absenkung der Lichtleistung in Abhängigkeit von Ladezustand und Solarertrag um die Leuchtdauer zu verlängern. Wartung und Inbetriebnahme Alle Arbeiten zur Inbetriebnahme und zur Wartung können vom Kunden durchgeführt werden. Zum Aufstellen der Leuchte sind 2 Personen und eine Leiter notwendig. Ein Akkuwechsel ist etwas mehr Aufwand als bei einigen anderen Leuchten weil die Akkus am obersten Punkt der Leuchte unterhalb des Solarmoduls sitzen. Ausstattung und Zubehör Zum optionalen Zubehör zählen der optische Aufsatz und der RGB Farbring. Auch die Steuerungsausbaustufen sind nicht im Basispreis enthalten. Die Steuerung ist allerdings nur einmal und nicht für jeden Lichtpunkt nötig. Die Streetlight ist auch als netzgebundene Variante ohne Solarmodul und Akku erhältlich. Vorkommnisse während des Betriebs Ab und an traten die erwähnten Probleme mit dem Laptop auf wodurch die Ansteuerung der Leuchte nicht immer wie erwünscht funktionierte. Seite 34/47
2.7 Übersicht (aktuelle Modelle) Allgemeines Hersteller EPS Soltec Visiotronic Exterior HEI Modell Streetsun LED Streetlight 6W Leuchte HW28 Mira s 100 Einsatzgebiet Rad- und Gehwege Rad- und Gehwege Plätze, Geh- und Radwege Parkplatz, Park Platzbeleuchtung exponierte Standorte Leuchtdauer Volllast / [h] 22 35 / 70 je nach Akku 33 27 Schutzklasse IP65 IP65 Leuchte IP65 IP65 Regler IP32 Betriebstemperatur / [ C] -15-40 (60) -20-50 -10-50 -15-50 (-30-60) Garantie (Jahre) 2 (optional 6) 18 Monate 2 2 (optional 5) Grundpreis / [ ] (netto) 2490 voraussichtl. 3000 3500 3950 Mast Material Alu pulverbeschichtet Holz oder Stahl, Alu Aluminium Stahl (Edelstahl, Alu) Befestigung Rohr-, Schraubfundament Fußplatte Fundament Fundament (Fußplatte) Leuchtmittel LED Anzahl 12 6 28/15/18/30 12 (18) Nennleistung / [W] 4 6 42/18/22/35 12 (18) Lichtstrom / [lm] typ. 420 700 2946/1350/1686/2700 1200 (1800) Lebensdauer / [h] >50000 >50000 >50000 >75000 (Teillast) Lichtverteilungskurve verf. ja in Arbeit in Arbeit ja Lichtverteilung kreisförmig / länglich kreisförmig / länglich länglich länglich Beleuchtungsklasse S5, S6 k.a. S1 abwärts S3, S4 PV Modul Zellentyp monokristallin monokristallin monokristallin monokristallin Leistung STC / [W] 23,6 50 bzw. 70 175 100 Akku Anzahl 1 1 oder 2 2 4 Nennspannung / [V] 9,6 12 24 12 Kapazität / [Ah] 11 22 oder 44 65 32 Platzierung Mast unterhalb Modul im Modulgehäuse im Mast im Mast Wechselintervall / [Jahre] 6 5 5-6 4 Steuerung MPP-Tracking ja ja ja ja Energiemanagement ja ja Nein ja Dämmerungssensor ja ja über Modulspannung über Modulspannung Bewegungsmelder nein optional nein optional Gruppensteuerung nein ja nein ab 2011 Fernsteuerung nein ja nein ab 2011 Lichtprofile bei Auslieferung Auswahl vom Kunden frei nein 20 per Wahlschalter aus 3 Betriebsarten veränderbar Kundenwunsch möglich Zubehör, Optionen Wandhalterung 2 Steuerungsvarianten Bewegungsmelder Mast in RAL Farben netzgebundene Variante teilsolare Variante Garantieerweiterung optischer Aufsatzring Fernsteuerung ab 2011 RGB Farbring Seite 35/47
Allgemeines Hersteller HEI HEI Ecolights Ecolights Modell Mira 190 Champ NG 190 Ecostar Double Sol Einsatzgebiet Geh- und Radwege Platz, Promenade Geh- und Radwege Geh- und Radwege Wohn- Anliegerstraßen Platzbeleuchtung Platzbeleuchtung Leuchtdauer Volllast / [h] 30 30 40 40 Schutzklasse IP65 IP65 IP55 IP55 Betriebstemperatur / [ C] -15-50 (-30-60) -15-50 (-30-60) -20-50 -20-50 Garantie (Jahre) 2 (optional 5) 2 (optional 5) 2 2 Grundpreis / [ ] (netto) 5300 5500 3000 3800 Mast Material Stahl (Edelstahl, Alu) Stahl (Edelstahl, Alu) Aluminium Aluminium Befestigung Fundament (Fußplatte) Fundament (Fußplatte) Fußplatte Fußplatte Leuchtmittel LED Anzahl 24 (36) 24 12 12+1 Nennleistung / [W] 24 (36) 24 12 13 Lichtstrom / [lm] 2400 (3600) 2400 1100 1200 Lebensdauer / [h] >75000 (Teillast) >75000 (Teillast) >50000 >50000 Lichtverteilungskurve verfügbar ja ja ja ja Lichtverteilung länglich kreisförmig kreisförmig / länglich kreisförmig / länglich Beleuchtungsklasse S1, S2 S3 k.a. k.a. PV Modul Zellentyp monokristallin monokristallin monokristallin monokristallin Leistung STC / [W] 192 192 60 60 Akku Anzahl 6 6 4 2 Nennspannung / [V] 12 12 12 12 Kapazität / [Ah] 72 72 48 54 Platzierung im Mast im Mast im Mast Elektronikbox Wechselintervall / [Jahre] 4 4 6-8 6-8 Steuerung MPP-Tracking ja ja ja ja Energiemanagement ja ja ja ja Dämmerungssensor über Modulspannung über Modulspannung über Modulspannung über Modulspannung Bewegungsmelder optional optional optional optional Gruppensteuerung ab 2011 ab 2011 optional optional Fernsteuerung ab 2011 ab 2011 nein nein Lichtprofile 20 per Wahlschalter 20 per Wahlschalter nach Kundenwunsch nach Kundenwunsch Kundenwunsch möglich Kundenwunsch möglich Zubehör, Optionen Bewegungsmelder Bewegungsmelder Bewegungsmelder Bewegungsmelder teilsolare Variante teilsolare Variante Gruppensteuerung Gruppensteuerung Fernsteuerung ab 2011 Fernsteuerung ab 2011 Glasmodul Glasmodul Seite 36/47
Allgemeines Hersteller Linz AG Linz AG Modell Flächenbeleuchtung Punkbeleuchtung Einsatzgebiet Parkplatz, Park Parkplatz, Park Leuchtdauer Volllast / [h] 20 20 Schutzklasse Leuchte IP 65 Leuchte IP 67 Steuerung IP44 Steuerung IP44 Betriebstemperatur / [ C] -10 50-10 - 50 Garantie (Jahre) 2 2 Grundpreis / [ ] (netto) 2600 2600 Mast Material Stahl verzinkt Stahl verzinkt Befestigung Fundament Fundament Leuchtmittel LED Anzahl LED Leuchtmittel E27 2 LED Spots Nennleistung / [W] 8 8 Lichtstrom / [lm] k.a. k.a. Lebensdauer / [h] k.a. k.a. Lichtverteilungskurve verfügbar k.a. k.a. Lichtverteilung kreisförmig kreisförmig Beleuchtungsklasse k.a. k.a. PV Modul Zellentyp polykristallin polykristallin Leistung STC / [W] 55 55 Akku Anzahl 1 1 Nennspannung / [V] 12 12 Kapazität / [Ah] 17 17 Platzierung Verteiler Verteiler Wechselintervall / [Jahre] 5-6 5-6 Steuerung MPP-Tracking k.a. k.a. Energiemanagement nein nein Dämmerungssensor über Bewegungsmelder über Bewegungsmelder Bewegungsmelder ja ja Gruppensteuerung nein nein Fernsteuerung nein nein Lichtprofile nein nein Zubehör, Optionen Seite 37/47
3 Die Leuchten im direkten Vergleich Es soll nachfolgend ein Vergleich der Leuchten erfolgen. Einige der Informationen finden sich schon in den Beschreibungen der Leuchten, werden hier zum einfacheren Vergleich nochmals erwähnt. 3.1 Leuchtdauer Die Angaben der Leuchtdauer mit einer Akkuladung beziehen sich im Bericht auf die Dauerbeleuchtung mit Nennlast des Leuchtmittels. Nicht eingerechnet wurden Verluste durch die Ansteuerung. Diese sind aber gering und werden dadurch kompensiert, dass die Batterien unterhalb des Nennentladestroms C20 (enspricht einer 20 stündigen Entladung) belastet werden. Im Fall der LED Streetlight von Visiotronic wird der Akku bei der größeren Version nur mit C80 belastet. Dadurch liegt die Kapazität etwa 10% über der Nennkapazität. Dieser Vorteil wird allerdings durch den zusätzlichen Verbrauch des Funkmoduls wieder aufgehoben. Es ist anzumerken das sich die Kapazität der Akkus bei Temperaturen unter 0 C deutlich verringert. Dies ist aber kein herstellerspezifisches Problem. Die Hersteller beziehen sich bei den Angaben der Leuchtdauer manchmal auf ein typisches Lichtprofil wodurch sich dann andere Werte ergeben. 3.2 Leuchtmittel Das Leuchtmittel kann außer bei der Streetsun von EPS Soltec bei allen Leuchten vom Kunden selbst getauscht werden. Bei den Leuchten von HEI Solar Light können die LEDs einzeln getauscht werden. Beim Leuchtmittel von Ecolights ist der Wechsel in Dreiergruppen möglich. Der Tausch einzelner LEDs oder Gruppen wird im normalen Betrieb selten vorkommen, stellt dann aber eine praktische Option dar. Die erreichbare Beleuchtungsklasse hängt stark vom Lichtpunktabstand und der Wegbreite ab. Die, für die angestrebten Klassen S1 bis S7 relevante Größe, ist die Beleuchtungsstärke. Einige Hersteller geben Beleuchtungsklassen an, für die ihr Produkt sinnvoll eingesetzt werden kann. Dazu gehören EPS Soltec (Klassen S5 und S6) und HEI Solar Light (Klassen S1 bis S4 je nach Modell und Variante). Von beiden Herstellern wird die Verteilung der Beleuchtungsstärke angegeben. HEI Solar Light gibt sogar die für die Norm relevanten Daten tabellarisch in Abhängigkeit des Leuchtenabstands an. Exterior gibt die Lichtverteilung der Leuchten an. Nachdem Leuchten neu im Programm sind, wird gerade an den Beleuchtungsstärkediagrammen gearbeitet. Die Leuchtmittel werden aber im Bereich der Klassen S1 bis S4 liegen. Ecolights gibt ebenfalls die Verteilung der Beleuchtungsstärke an. Konkrete Angaben zur Beleuchtungsklasse können noch keine gemacht werden. Vermutlich wird man sich im Bereich der Klasse S4 bewegen. Visiotronic liegen noch keine genauen Daten vor. Bis jetzt sind nur Daten direkt unter dem Lichtpunkt verfügbar. Aufgrund der angegebenen Daten lässt sich auf die Klassen S5 bis S6 schließen. Auch von den Leuchten der Linz AG liegen keine photometrischen Daten vor. Auffallend bei den vorliegenden Verteilungskurven ist, dass die Leuchten von Ecolights einen breiteren Bereich ausleuchten als die Mira S gleicher Leistung. Dafür ist die beleuchtete Fläche beim Produkt von HEI Solar Light länger. Es sind dadurch längs eines Weges größere Lichtpunktabstände möglich. Seite 38/47
Auch die Streetsun von EPS Soltec erzeugt eine etwas breitere Lichtverteilung. Bei Leuchten, von denen keine photometrischen Daten vorliegen, ist die Angabe der Beleuchtungsklasse eine grobe Schätzung. Neben dem Lichtstrom der LEDs spielen auch noch die Verluste durch die Abdeckung und die Lichtverteilung eine Rolle. 3.3 PV Modul Es kommen ausschließlich kristalline Zellen zum Einsatz. Das Modul der Streetsun Leuchte von EPS Soltec ist etwas flacher montiert als das der anderen Leuchten. Ein flacherer Anstellwinkel erschwert das Abrutschen von Schnee. Auch die Modulverkleidung könnte noch eine Rolle spielen. Diese wird sich bei Sonneneinstrahlung nicht so stark erwärmen wie das Modul. Beim Modul der Leuchten von HEI Solar Light ist die Ansammlung von Schnee im Normalfall ausgeschlossen. Diese Leuchten bieten auch weniger Windangriffsfläche. 3.4 Gesamtdimensionierung Die Dimensionierung des Akkus im Verhältnis zur Lichtleistung ist aus der maximalen Leuchtdauer ersichtlich. Aber auch die Energiequelle sollte ausreichend gewählt werden. Im Verhältnis zur Lichtleistung und Modulleistung, also zwischen Bedarf und Angebot, wird von den Herstellern ähnlich dimensioniert. Die Module von HEI Solar Light werden wegen der Einbaulage größer dimensioniert als Standardmodule. Visiotronic wählt für die 6 Watt Leuchte eine Dimensionierung, ähnlich der 12 Watt Leuchten anderer Hersteller. Damit sollten auch im Winter 8h pro Nacht bei Nennlast möglich sein. Ecolights verwendet etwas größere Akkus, zum Teil wohl, um wegen des damals noch fehlenden Energiemanagements größere Reserven zu haben. Die Leuchten der Linz AG haben kleinere Energiespeicher sind allerdings auch nicht zur Dauerbeleuchtung gedacht. 3.5 Einsatzgebiet Bezüglich ihres Einsatzgebiets sind die Leuchten nur begrenzt vergleichbar. Die Mira 190 in ihren beiden Varianten und die Leuchte von Exterior sind die einzigen Leuchten, die mit vernünftigen Lichtpunktabständen zur Straßenbeleuchtung eingesetzt werden könnten. Ähnliche Leistungen bietet die Champ NG 190 im Bereich der Platzbeleuchtung. In der Lichtleistung eine Stufe darunter, bewegen sich die Mira S und die Leuchten von Ecolights, deren Einsatzgebiet hauptsächlich die Radund Gehwegbeleuchtung ist. Danach folgen die Leuchten der Linz AG und von Visiotronic und EPS Soltec. Für eine Dauerbeleuchtung ist die Linz AG Leuchte nicht geeignet. Der Einsatz der Exterior Leuchte wird beim Einstellen einer längeren Leuchtdauer durch die fehlende Leistungsabsenkung problematisch. Die restlichen Leuchten sind für eine größere Leuchtdauer geeignet. Eine Leuchtdauer von 8 Stunden pro Nacht sollte mit einer Absenkung auf 50% der maximalen Lichtleistung auch im Winter möglich sein. Simulationen ergaben allenfalls Probleme in den letzten beiden Dezemberwochen und den ersten beiden Wochen im Jänner. An guten Standorten ist auch dies nicht mehr der Fall. Seite 39/47