Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Einsatz von LEDs in der Straßenbeleuchtung

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Einsatz von LEDs in der Straßenbeleuchtung

Unternehmen Seit 80 Jahren ein erfolgreiches und zukunftsorientiertes Familienunternehmen ca. 400 Mitarbeiter Ansässig im Bärental in Calw Technologiegetriebenes Mechatronik Unternehmen Umsatz 2010: 71 Millionen EURO 15.02.2011 Sibylle Weiss 2

Technologien Schalter Sensorik Powermanagement z.b. Beleuchtungslösungen in Küchen, Büros und der Straße 15.02.2011 Sibylle Weiss 3

Calw Die Hermann Hesse Stadt [... ]die schönste Stadt von allen aber, die ich kenne, ist Calw an der Nagold, ein kleines, altes, schwäbisches Schwarzwaldstädtchen. Hermann Hesse Einwohner: circa 24.000 Lage: Baden-Württemberg, 33 km westlich von Stuttgart Heimatstadt des Literaturnobelpreisträger Hermann Hesse Kur-und Klosterort im Schwarzwald Quelle:www.calw.de 15.02.2011 Sibylle Weiss 4

Gliederung 1. Bestandsaufnahme in Deutschland und Calw 2. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer LED Straßenleuchte 2.1 Kosten- und Nutzenanalyse einer LED Straßenleuchte 2.2 Kostenanalyse auf Basis eines LED Excel-Tools 2.3 Nutzwertanalyse verschiedener Leuchten Technologien 2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung 2.3.2 Bewertung der Technologien 3. Fazit 15.02.2011 Sibylle Weiss 5

Gliederung 1. Bestandsaufnahme in Deutschland und Calw 2. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer LED Straßenleuchte 2.1 Kosten-und Nutzenanalyse einer LED Straßenleuchte 2.2 Kostenanalyse auf Basis eines LED Excel-Tools 2.3 Nutzwertanalyse verschiedener Leuchten Technologien 2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung 2.3.2 Bewertung der Technologien 3. Fazit 15.02.2011 Sibylle Weiss 6

1. Bestandsaufnahme in Deutschland und Calw Deutschland Calw Laut EuP-Richtlinie dürfen ab 2015 keine Quecksilberdampfleuchten mehr in den Verkehr gebracht werden! 15.02.2011 Sibylle Weiss 7

Untersuchte Fragestellung LED-Straßenleuchten; eine wirtschaftliche Handlungsalternative für Quecksilberdampfleuchten? 15.02.2011 Sibylle Weiss 8

2.1 Kosten-Nutzenanalyse Definition: Die Kosten- Nutzenanalyse stellt den Nutzen und die Kosten einer Investition, eines Projektes oder einer bestimmten Tätigkeit gegenüber, um die Wirtschaftlichkeit zu prüfen und somit eine Entscheidungen zu unterstützen. Sie dient sowohl dazu, eine Ja-Nein Entscheidung herbei zu führen, also auch verschiedene Alternativen miteinander zu vergleichen. Quelle: www.controlligportal.de Zur Berechnung der Kosten wird die Kapitalwertmethode verwendet Der Nutzen wird mittels Nutzwertanalyse erfasst 15.02.2011 Sibylle Weiss 10

2.1 Kosten-Nutzenanalyse Kostenanalyse: Nutzenanalyse: Investitionskosten Betriebskosten Stromkosten Wartungskosten Installations- und Personalkosten Monetärer Nutzen z.b. Energieeinsparpotenzial der Beleuchtungsanlage Nicht monetärer Nutzen z.b. Lichtfarbe Die Investitions- und Betriebskosten können je nach Kommune variieren! Ein Excel-Tool zur spezifischer Berechnung der Kosten, Einsparpotenzialen und der Amortisationsdauer von LED Straßenleuchten 15.02.2011 Sibylle Weiss 11

Exkurs: Kapitalwertmethode Fallbeispiel: Fiktives Zahlenbeispiel Zeitpunkt [Jahre] - Auszahlung Einsparung Diskontierungszinssatz + Barwert = Kapitalwert -100K 20K 3% 20*(1,03)^0-80K -80K 20K 3% 20 *(1,03)^1-59,4K -59,4K 20K 3% 20*(1,03)^2-38,2K -38,2K 20K 3% 20*(1,03)^3-16,3K -16,3K 20K 3% 20*(1,03)^4 +6,2K Die Amortisationszeit beträgt in diesem Fall 4 Jahre Bei einem positiven Kapitalwert wird die Investition befürwortet Bei einem negativen Kapitalwert wir die Investition abgelehnt 15.02.2011 Sibylle Weiss 13

2.2 LED Excel-Tool Die Eingabemaske: LED-Tool =Eingabefelder Basisdaten Einsparpotenzial Leuchtmittel 1 Leuchtmittel 2 Einheit Energieeinsparung CO2-Ausstoß Leuchtmittel LED - 0 kwh/p.a. 0 t/p.a. Leistung der Leuchte inkl. VG Watt LED 0 kwh/p.a. 0 t/p.a. Brenndauer 4.100 h/p.a. Einsparpotenzial 0 kwh/p.a. 0 t/p.a. 50 Anzahl auszutauschender Leuchten Stück Strompreis aktuell /kwh Strompreissteigerung 4,74% %/p.a. Amortisationsdauer der LEDs CO2-Ausstoß 0,57 kg/kwh Amortisationsdauer 0 Jahre, 0 Monate Investitionskosten Kosteneinsparpotenzial 1 Leuchtenkopf XX Leuchtenköpfe Einheit 1 Leuchtenkopf XX Leuchtenköpfe Einheit Preis 0,0 Einsparung Wartungskosten 0,0 0,0 /p.a. Wartungskosten 0,0 /p.a. Einsparung Stromkosten 0 0,0 /p.a. Wartungsfaktor 0,0 - Einsparung CO2-Austoß 0 0,0 /p.a. Summe 0,0 0,0 Einsparpotenzial 0,0 0,0 /p.a. Preis LED 0,0 Wartungskosten LED 0 0 /p.a. Wartungsfaktor LED 1,0 - Summe 0,0 0,0 15.02.2011 Sibylle Weiss 14

2.2 LED Excel-Tool Fallbeispiel: Straße in Calw mit der Beleuchtungsklasse S5 Tausch einer 80 Watt HQL-Leuchte gegen eine 40 Watt LED- Leuchte Ziel: Eine Amortisationszeit unter 8 Jahren Basisdaten Leuchtmittel 1 Leuchtmittel 2 Einheit Leuchtmittel Quecksilberdampf LED - Leistung der Leuchte inkl. VG 80 40 Watt Brenndauer 4.100 h/p.a. Anzahl auszutauschender Leuchten 200 Stück Strompreis aktuell 0,22 /kwh Strompreissteigerung 4,74% %/p.a. CO2-Ausstoß 0,57 kg/kwh Voreingestellt: Jährliche Brenndauer, Strompreissteigerung, CO2-Ausstoß 15.02.2011 Sibylle Weiss 15

2.2 LED Excel-Tool Fallbeispiel: Straße in Calw mit der Beleuchtungsklasse S5 Tausch einer 80 Watt HQL-Leuchte gegen eine 40 Watt LED- Leuchte: Investitionskosten 1 Leuchtenkopf 200 Leuchtenköpfe Einheit Preis Quecksilberdampf 230,0 46.000,0 Wartungskosten Quecksilberdampf 35,0 7.000,0 /p.a. Wartungsfaktor Quecksilberdampf 6,3 6,3 - Summe 265,0 53.000,0 Preis LED 650,0 130.000,0 Wartungskosten LED 5,6 1.120,0 /p.a. Wartungsfaktor LED 1,0 - Summe 655,6 131.120,0 Der Wartungsfaktor beschreibt das Verhältnis des Auswechslungszyklus zwischen Leuchtmittel 1 und Leuchtmittel 2 15.02.2011 Sibylle Weiss 16

2.2 LED Excel-Tool Fallbeispiel: Straße in Calw mit der Beleuchtungsklasse S5 Tausch einer 80 Watt HQL-Leuchte gegen eine 40 Watt LED- Leuchte: Investitionsübersicht - Auszahlung -130.000 Investitionsübersicht % +Einsparung Strom +7.216 51% +Einsparung Wartung +5.880 42% +Einsparung CO2-Ausstoß +943 7% Einsparungen 14.030 100% Größte Einsparung Die Amortisationsdauer der LED-Leuchten beträgt 7 Jahre und 3 Monate 15.02.2011 Sibylle Weiss 17

Untersuchte Fragestellung LED-Straßenleuchten; eine wirtschaftliche Handlungsalternative für Quecksilberdampfleuchten? Mit einer Amortisationsdauer von unter 8 Jahren stellen die LED- Leuchten eine wirtschaftliche Handlungsalternative dar. 15.02.2011 Sibylle Weiss 18

2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung Folgende Handlungsalternativen wurden beurteilt: Einsatz von LEDs Einsatz von Natriumdampflampen Einsatz von Metallhalogenlampen Bewertet wird der Nutzwert aus fünf unterschiedlichen Sichten: Energieversorger hier: ENCW Kommunen hier: Stadt Calw Lieferanten hier: Robert Seuffer Forschungseinrichtungen hier: Universität Darmstadt Naturschützer hier: NABU, BUND 15.02.2011 Sibylle Weiss 20

2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung Teilnehmer Kriterium 1.Kosten für den Leuchtenkopf 2.Energieeinsparpotenzial der Beleuchtungsanlage 3.CO2-Ausstoß 4.Insektenanlockung 5.Exakte Lichtlenkung 6.Lichtfarbe/CRI 7.Lebensdauer der Lampe 8.Beleuchtungsgewährleistung 9.Systemlichtausbeute 10.Wartungsfreundlichkeit 11.Verkehrssicherheit 12.Einsatz von Zusatztechnologien 13.Imagegewinn der Region ENCW Stadt Calw TU Darmstadt Seuffer NABU/ BUND = Kriterium ist sehr wichtig = Kriterium ist wichtig = Kriterium ist eher unwichtig 15.02.2011 Sibylle Weiss 21

2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung Gemeinsamkeiten Als sehr unwichtig wurde der Einsatz von Zusatztechnologien und der Imagegewinn der Region gewichtet Als wichtig wurde von allen Teilnehmern die Systemlichtausbeute und das Energieeisparpotenzial eingestuft Die Lebensdauer der Lampe war für alle sehr wichtig Unterschiede Die Fa. Seuffer hat die Kosten als sehr wichtig eingestuft Der CO2-Ausstoß und die Insektenanlockung stehen im Fokus des NABU/BUND Der Farbwiedergabeindex ist der TU Darmstadt sehr wichtig. Verkehrssicherheit spielt für die ENCW und die Stadt Calw eine sehr wichtige Rolle 15.02.2011 Sibylle Weiss 24

2.3.2 Bewertung der Technologien Folgende Grafik zeigt wie gut die Technologien einzelne Kriterien erfüllen. Technologie Teilnehmer Kriterium 1.Kosten für den Leuchtenkopf 2.Energieeinsparpotenzial der Beleuchtungsanlage 3.CO2-Ausstoß 4.Insektenanlockung 5.Exakte Lichtlenkung 6.Lichtfarbe/CRI 7.Lebensdauer der Lampe 8.Beleuchtungsgewährleistung 9.Systemlichtausbeute 10.Wartungsfreundlichkeit 11.Verkehrssicherheit 12.Einsatz von Zusatztechnologien 13.Imagegewinn der Region ENCW Stadt Calw LED TU Darmstadt Seuffer NABU/BUND ENCW Natriumdampf Stadt Calw TU Darmstadt Seuffer NABU/BUND Metallhalogendampf ENCW Stadt Calw TU Darmstadt Seuffer NABU/BUND Die Technologie erfüllt das Kriterium = sehr gut = gut = befriedigend = ungenügend = mangelhaft 15.02.2011 Sibylle Weiss 25

2.3.2 Bewertung der Technologien Folgende Grafik zeigt wie gut die Technologien einzelne Kriterien erfüllen. Technologie Teilnehmer Kriterium 1.Kosten für den Leuchtenkopf 2.Energieeinsparpotenzial der Beleuchtungsanlage 3.CO2-Ausstoß 4.Insektenanlockung 5.Exakte Lichtlenkung 6.Lichtfarbe/CRI 7.Lebensdauer der Lampe 8.Beleuchtungsgewährleistung 9.Systemlichtausbeute 10.Wartungsfreundlichkeit 11.Verkehrssicherheit 12.Einsatz von Zusatztechnologien 13.Imagegewinn der Region ENCW Stadt Calw LED Natriumdampf Metallhalogendampf TU Darmstadt Seuffer -->Die beste Bewertung erhält die LED Technologie mit einer deutlichen Abgrenzung zu den anderen Technologien. NABU/BUND ENCW Stadt Calw TU Darmstadt Seuffer NABU/BUND ENCW Stadt Calw TU Darmstadt Seuffer NABU/BUND Die Technologie erfüllt das Kriterium = sehr gut = gut = befriedigend = ungenügend = mangelhaft 15.02.2011 Sibylle Weiss 26

2.3.1 Kriterien und deren Gewichtung HCI HSE Vorteile Lichtfarbe/CRI Wartungsfreundlichkeit Verkehrssicherheit Kosten für den Leuchtenkopf Wartungsfreundlichkeit Lebensdauer der Lampe Lichtfarbe/CRI Nachteile LED Energieeinsparpotenzial Lebensdauer der Lampe Systemlichtausbeute Verkehrssicherheit Kosten für den Leuchtenkopf 15.02.2011 Sibylle Weiss 27

3. Fazit Verbesserungspotenzial besteht noch bei der derzeitigen Lichtfarbe der Leuchten Preislich befindet sich die LED immer noch auf einem hohen Niveau, die Nutzwertanalyse hat jedoch gezeigt: der Preis ist nicht alles Die LED Technologie hat bereits jetzt bei vielen Kriterien gut bis sehr gut abgeschnitten. In der Systemlichtausbeute und dem damit verbundenen Energieeinsparpotenzial sind noch rasante Weiterentwicklungen zu erwarten Beim Austausch gegen Quecksilberdampflampen liefert die LED in unserem Beispiel eine wirtschaftliche Amortisationszeit unter 8 Jahren. 15.02.2011 Sibylle Weiss 29

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!